KR102659581B1 - 물질 전달 칼럼을 위한 접촉 트레이 - Google Patents

물질 전달 칼럼을 위한 접촉 트레이 Download PDF

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Abstract

물질 전달 칼럼에 사용하기 위한 접촉 트레이는 액체 스트림을 수용하기 위한 트레이 데크, 및 액체 스트림과 상호작용하기 위해 증기가 그를 통해 상승하는, 트레이 데크에 걸쳐 분포되는 복수의 밸브를 갖는다. 각각의 밸브는, 중심 세그먼트 및 중심 세그먼트의 서로 반대편인 단부들로부터 외향으로 연장되는 연장부의 형태의 개구를 트레이 데크 내에 갖는다. 밸브들 각각은, 개구 위에 덮는 관계로 위치되고 그를 지나 외향으로 연장되는 밸브 커버, 및 밸브 커버의 서로 반대편인 단부들에 위치된 리세스에서 밸브 커버에 부착되는 레그를 갖는 밸브 몸체를 포함한다.

Description

물질 전달 칼럼을 위한 접촉 트레이
본 발명은 대체적으로 물질 전달(mass transfer) 및 열 교환(heat exchange)이 이루어지는 칼럼(column)에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 칼럼 내에서 유동하는 유체 스트림(fluid stream)들 사이의 상호작용을 용이하게 하기 위해 그러한 칼럼에 사용하기 위한 접촉 트레이(contact tray)에 관한 것이다.
물질 전달 칼럼은 특정 조성 및/또는 온도의 생성물 스트림을 제공하기 위하여 적어도 2개의 유체 스트림을 접촉시키도록 구성된다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 용어 "물질 전달 칼럼"은 물질 및/또는 열 전달이 주 목적인 칼럼을 포함하고자 하는 것이다. 다성분 증류 및 흡수 응용에 이용되는 것과 같은 일부 물질 전달 칼럼은 기상 스트림을 액상 스트림과 접촉시키는 한편, 추출 칼럼과 같은 다른 칼럼은 상이한 밀도의 2개의 액상들 사이의 접촉을 용이하게 하도록 설계될 수 있다. 종종, 물질 전달 칼럼은, 보통 2개의 유체 상들 사이의 밀접한 접촉을 용이하게 하기 위해 칼럼의 내부 영역에 배치되는 물질 전달 구조물의 표면을 따라 또는 그 위에서, 상승하는 증기 또는 액체 스트림을 하강하는 액체 스트림과 접촉시키도록 구성된다. 2개의 상들 사이에서 전달되는 물질 및 열의 비율 및/또는 정도는, 다양한 유형의 트레이, 구조화된 패킹, 랜덤 패킹, 또는 그리드 패킹(grid packing)의 형태일 수 있는 이들 물질 전달 구조물에 의해 향상된다.
물질 전달 칼럼에 사용되는 트레이는 통상적으로 칼럼의 실질적으로 전체 수평 단면에 걸쳐 수평으로 연장되고, 원형 칼럼 벽 또는 쉘(shell)의 내부 표면에 용접된 링(ring)에 의해 트레이의 주연부 주위에서 지지된다. 다수의 트레이가 수직으로 이격된 관계로 위치된다. 트레이는 칼럼에 의해 이루어지는 다단계 공정의 하나의 부분을 수행하도록 칼럼의 일부분에만 위치될 수 있다. 대안적으로, 트레이는 칼럼 내의 실질적으로 전체 개방 영역을 채울 수 있다.
위에서 설명된 유형의 트레이는, 트레이 데크(tray deck) 내의 개구에 위치되어 액체가 하나의 트레이로부터 인접한 하부 트레이로 하강하는 통로를 제공하는 하나 이상의 하강 유로(downcomer)를 포함한다. 하강 유로에 진입하기 전에, 트레이 데크 상의 액체는 트레이 데크의 선택된 부분 내에 제공된 개구를 통과하는 상승하는 증기와 상호작용한다. 증기 개구를 포함하는 트레이 데크의 그러한 영역은 트레이의 그러한 영역 위에서 이루어지는 증기와 액체 혼합 및 프로싱(frothing)으로 인해 흔히 "활성(active)" 영역으로 지칭된다.
트레이 데크 내의 증기 개구는 단순한 시브(sieve) 구멍일 수 있거나, 고정형 또는 이동가능 밸브(fixed or moveable valve)의 일부로서 형성될 수 있다. 종래의 밸브는 레그(leg)에 의해 트레이 데크 내의 개구 위에 지지되는 밸브 커버를 갖는다. 고정형 밸브에서, 밸브 커버는 수직 이동에 대해 고정된다. 이동가능 밸브에서, 밸브 커버는 개구를 통해 상승하는 증기 또는 유체의 압력의 변동에 응답하여 상하로 이동할 수 있다. 밸브 커버의 수직 이동을 허용하기 위해, 레그는 트레이 데크 내의 증기 개구 또는 다른 개구를 통해 연장되고, 트레이 데크의 밑면과 접촉하여 그에 의해 밸브 커버의 수직 이동의 범위를 제한하도록 구부러지는 하부 부분을 포함한다. 레그가 트레이 데크 내의 증기 개구 또는 다른 개구를 통해 삽입된 후에 레그의 하부 부분을 구부리는 것은 노동 집약적이며, 트레이 내에 밸브를 조립하는 데 필요한 시간을 상당히 증가시킨다.
일부 밸브에서, 레그의 하부 부분은 반대 방향들로 미리 구부러진다. 레그의 하부 부분을 서로를 향해 압착함으로써, 레그의 구부러진 부분이 증기 개구를 통해 삽입될 수 있다. 압력이 해제될 때, 구부러진 부분은 서로로부터 멀어지게 이동하고, 트레이 데크의 밑면에 대해 맞물려서, 증기 개구로부터의 레그의 제거를 방지할 수 있다. 이러한 방식으로 레그를 증기 개구 내로 삽입하는 것이 트레이 내에의 밸브의 조립을 용이하게 하지만, 레그는 밸브 커버를 지나 외향으로 연장되고, 증기가 밸브를 빠져나갈 때 원하는 유동 방향으로부터 벗어날 수 있는 비차폐 영역을 생성한다. 따라서, 쉽게 조립되고 증기가 바람직하지 않은 유동 방향으로 밸브로부터 빠져나가는 것을 제한하는 개선된 밸브에 대한 필요성이 발생하였다.
일 태양에서, 본 발명은 물질 전달 칼럼에 사용하기 위한 접촉 트레이에 관한 것이다. 접촉 트레이는 액체 스트림을 수용하기 위한 트레이 데크, 및 트레이 데크에 걸쳐 분포되는 복수의 밸브를 포함한다. 밸브들 각각은 액체 스트림이 트레이 데크 상에 수용될 때 액체 스트림과의 상호작용을 위해 트레이 데크를 통한 유체의 통과를 허용하기 위한 트레이 데크 내의 개구를 포함한다. 개구는 중심 세그먼트, 및 중심 세그먼트의 서로 반대편인 단부들로부터 외향으로 연장되는 연장부를 갖는다. 밸브들 각각은 개구의 중심 세그먼트의 서로 반대편인 측부들을 따라 상향으로 연장되는 벽 세그먼트, 및 개구 위에 덮는 관계로 위치되는 밸브 커버를 포함하는 밸브 몸체를 포함한다. 밸브 몸체는, 밸브 커버의 서로 반대편인 단부들에 위치되는 리세스(recess)에서 밸브 커버에 부착되고 개구 내의 연장부를 통해 하향으로 연장되는 레그를 포함한다. 밸브 커버는 개구의 측부들을 지나 외향으로 연장되는 측부들을 갖는다.
다른 태양에서, 개구의 중심 세그먼트는 원형일 수 있고, 연장부는 직사각형일 수 있다. 레그들 각각의 하부 부분은 개구의 연장부 내에서의 레그의 수직 이동을 제한하기 위해 트레이 데크에 대한 접촉을 위한 적어도 하나의 정지부를 포함할 수 있다. 편향기가 레그의 서로 반대편인 측부들에 인접하게 위치될 수 있고, 레그 주위에서의 증기 통과를 제한하기 위해 밸브 커버의 측부들 아래로 하향으로 연장될 수 있다. 밸브 커버의 측부들은 만곡될 수 있다.
다른 태양에서, 본 발명은, 밸브들 각각이, 액체 스트림이 트레이 데크 상에 수용될 때 액체 스트림과의 상호작용을 위해 트레이 데크를 통한 증기의 통과를 허용하기 위한 트레이 데크 내의 개구 - 개구는 중심 세그먼트, 및 중심 세그먼트의 서로 반대편인 단부들로부터 외향으로 연장되고 횡방향 연장 슬롯(transversely-extending slot)을 포함하는 연장부를 가짐 -; 개구의 중심 세그먼트의 서로 반대편인 측부들을 따라 상향으로 연장되는 벽 세그먼트; 및 개구 및 연장부 위에 덮는 관계로 위치되는 사다리꼴 밸브 커버를 포함하고, 밸브 커버의 서로 반대편인 단부들에서 밸브 커버에 부착되고 개구의 연장부 내의 상기 슬롯을 통해 하향으로 연장되는 레그를 갖는 밸브 몸체를 포함하고, 상기 밸브 커버가 중심 세그먼트의 측부들 및 개구의 연장부를 지나 외향으로 연장되는 측부들을 갖는 접촉 트레이에 관한 것이다.
본 명세서의 일부를 형성하고, 동일한 도면 부호가 다양한 도면에서 동일한 구성요소를 나타내기 위해 사용되는 첨부 도면에서:
도 1은 본 발명의 접촉 트레이의 일 실시예를 도시하기 위해 칼럼의 쉘의 일부분이 절결된 물질 전달 칼럼의 부분 사시도이다.
도 2는 도 1에 사용된 것으로부터 확대된 스케일로 도시된, 도 1에 도시된 칼럼 내의 접촉 트레이의 사시도이다.
도 3은 밸브들의 하나의 열(row)이 폐쇄 위치에 도시되고 다른 하나의 열이 개방 위치에 도시된 상태로 접촉 트레이 상의 밸브들을 추가의 확대된 스케일로 도시한, 도 1 및 도 2의 접촉 트레이들 중 하나의 접촉 트레이의 부분적으로 분해된 부분 사시도(fragmentary, partially-exploded perspective view)이다.
도 4는 밸브들 중 하나의 밸브의 밸브 몸체가 제거된 상태의, 도 3에 도시된 접촉 트레이의 일부분의 부분 평면도이다.
도 5는, 도 4의 선 5-5를 따른 수직 단면에서 화살표의 방향으로 취해지고, 밸브들 중 하나의 밸브가 폐쇄 위치에 있고 다른 하나의 밸브가 개방 위치에 있는 상태로 추가의 확대된 스케일로 도시된 접촉 트레이의 측면도이다.
도 6은 도 5에 도시되고 도 5의 선 6-6을 따른 수직 단면에서 화살표의 방향으로 취해진, 접촉 트레이 및 폐쇄된 밸브의 입면도이다.
도 7은 도 5에 도시되고 도 5의 선 7-7을 따른 수직 단면에서 화살표의 방향으로 취해진, 접촉 트레이 및 개방된 밸브의 입면도이다.
도 8은 도 7에 도시된 접촉 트레이 및 개방된 밸브의 상부 사시도이다.
도 9는 접촉 트레이 및 개방된 밸브의 저부 사시도이다.
도 10은 접촉 트레이 및 개방된 밸브의 측면도이다.
도 11은 접촉 트레이 및 개방된 밸브의 평면도이다.
도 12는 접촉 트레이 및 개방된 밸브의 하류 단부도(downstream end elevation view)이다.
도 13은 접촉 트레이 및 개방된 밸브의 상류 단부도(upstream end elevation view)이다.
도 14는 접촉 트레이 및 개방된 밸브의 저면도이다.
도 15는 밸브 몸체의 하류 단부로부터 도시된 밸브 몸체들 중 하나의 밸브 몸체의 상부 사시도이다.
도 16은 도 15에 도시된 밸브 몸체의 저부 사시도이다.
도 17은 밸브 커버의 상류 단부로부터 도시된 밸브 몸체의 상부 사시도이다.
도 18은 밸브 몸체의 하류 단부도이다.
도 19는 밸브 몸체의 측면도이다.
도 20은 밸브 몸체의 상류 단부도이다.
도 21은 밸브 몸체의 평면도이다.
도 22는 밸브 몸체의 저면도이다.
도 23은 제2 밸브 실시예를 갖는 접촉 트레이들 중 다른 하나의 접촉 트레이의 부분적으로 분해된 부분 사시도이다.
도 24는 밸브들 중 하나의 밸브의 밸브 몸체가 제거된 상태의, 도 23에 도시된 접촉 트레이의 일부분의 부분 평면도이다.
도 25는, 도 24의 선 25-25를 따른 수직 단면에서 화살표의 방향으로 취해지고, 밸브들 중 하나의 밸브가 폐쇄 위치에 있고 다른 하나의 밸브가 개방 위치에 있는 상태로 추가의 확대된 스케일로 도시된 접촉 트레이의 측면도이다.
도 26은 도 25에 도시되고 도 25의 선 26-26을 따른 수직 단면에서 화살표의 방향으로 취해진, 접촉 트레이 및 폐쇄된 밸브의 입면도이다.
도 27은 도 25에 도시되고 도 25의 선 27-27을 따른 수직 단면에서 화살표의 방향으로 취해진, 접촉 트레이 및 개방된 밸브의 입면도이다.
도 28은 도 27에 도시된 접촉 트레이 및 개방된 밸브의 상부 사시도이다.
도 29는 개방 위치에 있는 제2 밸브 실시예 및 접촉 트레이의 저부 사시도이다.
도 30은 접촉 트레이 및 개방된 밸브의 측면도이다.
도 31은 접촉 트레이 및 개방된 밸브의 평면도이다.
도 32는 접촉 트레이 및 개방된 밸브의 하류 단부도이다.
도 33은 접촉 트레이 및 개방된 밸브의 상류 단부도이다.
도 34는 접촉 트레이 및 개방된 밸브의 저면도이다.
도 35는 밸브 몸체의 하류 단부로부터 도시된 밸브 몸체들 중 하나의 밸브 몸체의 상부 사시도이다.
도 36은 도 35에 도시된 밸브 몸체의 저부 사시도이다.
도 37은 밸브 몸체의 상류 단부로부터 도시된 밸브 몸체의 상부 사시도이다.
도 38은 밸브 몸체의 하류 단부도이다.
도 39는 밸브 몸체의 측면도이다.
도 40은 밸브 몸체의 상류 단부도이다.
도 41은 밸브 몸체의 평면도이다.
도 42는 밸브 몸체의 저면도이다.
도 43은 제3 밸브 실시예를 갖는 접촉 트레이들 중 또 다른 하나의 접촉 트레이의 부분적으로 분해된 부분 사시도이다.
도 44는 밸브들 중 하나의 밸브의 밸브 몸체가 제거된 상태의, 도 43에 도시된 접촉 트레이의 일부분의 부분 평면도이다.
도 45는, 도 44의 선 45-45를 따른 수직 단면에서 화살표의 방향으로 취해지고, 밸브들 중 하나의 밸브가 폐쇄 위치에 있고 다른 하나의 밸브가 개방 위치에 있는 상태로 추가의 확대된 스케일로 도시된 접촉 트레이의 측면도이다.
도 46은 도 45에 도시되고 도 45의 선 46-46을 따른 수직 단면에서 화살표의 방향으로 취해진, 접촉 트레이 및 폐쇄된 밸브의 입면도이다.
도 47은 도 45에 도시되고 도 45의 선 47-47을 따른 수직 단면에서 화살표의 방향으로 취해진, 접촉 트레이 및 개방된 밸브의 입면도이다.
도 48은 도 47에 도시된 접촉 트레이 및 개방된 밸브의 상부 사시도이다.
도 49는 개방 위치에 있는 제3 밸브 실시예 및 접촉 트레이의 저부 사시도이다.
도 50은 접촉 트레이 및 개방된 밸브의 측면도이다.
도 51은 접촉 트레이 및 개방된 밸브의 평면도이다.
도 52는 접촉 트레이 및 개방된 밸브의 하류 단부도이다.
도 53은 접촉 트레이 및 개방된 밸브의 상류 단부도이다.
도 54는 접촉 트레이 및 개방된 밸브의 저면도이다.
도 55는 제4 밸브 실시예를 갖는 접촉 트레이들 중 또 다른 하나의 접촉 트레이의 부분적으로 분해된 부분 사시도이다.
도 56은 밸브들 중 하나의 밸브의 밸브 몸체가 제거된 상태의, 도 55에 도시된 접촉 트레이의 일부분의 부분 평면도이다.
도 57은, 도 56의 선 57-57을 따른 수직 단면에서 화살표의 방향으로 취해지고, 밸브들 중 하나의 밸브가 폐쇄 위치에 있고 다른 하나의 밸브가 개방 위치에 있는 상태로 추가의 확대된 스케일로 도시된 접촉 트레이의 측면도이다.
도 58은 도 57에 도시되고 도 57의 선 58-58을 따른 수직 단면에서 화살표의 방향으로 취해진, 접촉 트레이 및 폐쇄된 밸브의 입면도이다.
도 59는 도 57에 도시되고 도 57의 선 59-59를 따른 수직 단면에서 화살표의 방향으로 취해진, 접촉 트레이 및 개방된 밸브의 입면도이다.
도 60은 도 59에 도시된 접촉 트레이 및 개방된 밸브의 상부 사시도이다.
도 61은 개방 위치에 있는 제4 밸브 실시예 및 접촉 트레이의 저부 사시도이다.
도 62는 접촉 트레이 및 개방된 밸브의 측면도이다.
도 63은 접촉 트레이 및 개방된 밸브의 평면도이다.
도 64는 접촉 트레이 및 개방된 밸브의 하류 단부도이다.
도 65는 접촉 트레이 및 개방된 밸브의 상류 단부도이다.
도 66은 접촉 트레이 및 개방된 밸브의 저면도이다.
도 67은 밸브 몸체의 하류 단부로부터 도시된 제3 밸브 실시예 및 제4 밸브 실시예로부터의 밸브 몸체들 중 하나의 밸브 몸체의 상부 사시도이다.
도 68은 도 67에 도시된 밸브 몸체의 저부 사시도이다.
도 69는 밸브 몸체의 상류 단부로부터 도시된 밸브 몸체의 상부 사시도이다.
도 70은 밸브 몸체의 하류 단부도이다.
도 71은 밸브 몸체의 측면도이다.
도 72는 밸브 몸체의 상류 단부도이다.
도 73은 밸브 몸체의 평면도이다.
도 74는 밸브 몸체의 저면도이다.
도 75는 제5 밸브 실시예를 갖는 접촉 트레이들 중 또 다른 하나의 접촉 트레이의 부분적으로 분해된 부분 사시도이다.
도 76은 밸브들 중 하나의 밸브의 밸브 몸체가 제거된 상태의, 도 75에 도시된 접촉 트레이의 일부분의 부분 평면도이다.
도 77은, 도 76의 선 77-77을 따른 수직 단면에서 화살표의 방향으로 취해지고, 밸브들 중 하나의 밸브가 폐쇄 위치에 있고 다른 하나의 밸브가 개방 위치에 있는 상태로 추가의 확대된 스케일로 도시된 접촉 트레이의 측면도이다.
도 78은 도 77에 도시되고 도 77의 선 78-78을 따른 수직 단면에서 화살표의 방향으로 취해진, 접촉 트레이 및 폐쇄된 밸브의 입면도이다.
도 79는 도 77에 도시되고 도 77의 선 79-79를 따른 수직 단면에서 화살표의 방향으로 취해진, 접촉 트레이 및 개방된 밸브의 입면도이다.
도 80은 도 79에 도시된 접촉 트레이 및 개방된 밸브의 상부 사시도이다.
도 81은 개방 위치에 있는 제5 밸브 실시예 및 접촉 트레이의 저부 사시도이다.
도 82는 접촉 트레이 및 개방된 밸브의 측면도이다.
도 83은 접촉 트레이 및 개방된 밸브의 평면도이다.
도 84는 접촉 트레이 및 개방된 밸브의 하류 단부도이다.
도 85는 접촉 트레이 및 개방된 밸브의 상류 단부도이다.
도 86은 접촉 트레이 및 개방된 밸브의 저면도이다.
도 87은 밸브 몸체의 하류 단부로부터 도시된 제5 밸브 실시예로부터의 밸브 몸체들 중 하나의 밸브 몸체의 상부 사시도이다.
도 88은 도 87에 도시된 밸브 몸체의 저부 사시도이다.
도 89는 밸브 몸체의 상류 단부로부터 도시된 밸브 몸체의 상부 사시도이다.
도 90은 밸브 몸체의 하류 단부도이다.
도 91은 밸브 몸체의 측면도이다.
도 92는 밸브 몸체의 상류 단부도이다.
도 93은 밸브 몸체의 평면도이다.
도 94는 밸브 몸체의 저면도이다.
이제 도면을 더욱 상세히 그리고 처음으로 도 1을 참조하면, 물질 전달 또는 열 교환 공정에 사용하기에 적합한 물질 전달 칼럼이 전반적으로 도면 부호 10으로 나타나 있다. 물질 전달 칼럼(10)은 구성이 원통형일 수 있는 직립 외부 쉘(12)을 포함하지만, 다각형을 포함하는 다른 구성이 가능하고 본 발명의 범주 내에 있다. 쉘(12)은 임의의 적합한 직경 및 높이를 가질 수 있고, 바람직하게는 물질 전달 칼럼(10)의 작동 동안에 존재하는 조건 및 유체에 불활성이거나 달리 양립가능한 하나 이상의 강성 재료로부터 구성될 수 있다.
물질 전달 칼럼(10)은, 분별 생성물(fractionation product)을 얻거나 달리 유체 스트림들 사이의 물질 전달 또는 열 교환을 유발하도록 유체 스트림, 전형적으로 액체 또는 증기 스트림을 처리하기 위해 사용되는 유형의 것일 수 있다. 예를 들어, 물질 전달 칼럼(10)은 원유 상압(crude atmospheric), 윤활유 진공(lube vacuum), 원유 진공(crude vacuum), 유체 또는 열 분해 분별(fluid or thermal cracking fractionating), 코커 또는 비스브레이커 분별(coker or visbreaker fractionating), 코크 스크러빙(coke scrubbing), 반응기 오프-가스 스크러빙(reactor off-gas scrubbing), 가스 켄칭(gas quenching), 식용유 탈취(edible oil deodorization), 오염 방지 스크러빙(pollution control scrubbing), 또는 다른 공정이 이루어지는 물질 전달 칼럼일 수 있다.
물질 전달 칼럼(10)의 쉘(12)은 유체 스트림들 사이의 원하는 물질 전달 또는 열 교환이 이루어지는 개방 내부 영역(14)을 한정한다. 하나의 구현예에서, 유체 스트림은 하나 이상의 상승하는 증기 스트림 및 하나 이상의 하강하는 액체 스트림을 포함할 수 있다. 다른 구현예에서, 유체 스트림은 상승하는 또는 하강하는 액체 스트림 또는 상승하는 또는 하강하는 증기 스트림의 실질적으로 임의의 조합을 포함할 수 있다.
하나 이상의 유체 스트림은 물질 전달 칼럼(10)의 높이를 따라 적절한 위치에 위치되는, 하부 공급 라인(feed line)(16) 및 상부 공급 라인(18)과 같은 임의의 개수의 공급 라인을 통해 물질 전달 칼럼(10) 내로 지향될 수 있다. 하나의 구현예에서, 증기 스트림은 공급 라인(16, 18)을 통해 물질 전달 칼럼(10) 내로 도입되기보다는 물질 전달 칼럼(10) 내에서 생성될 수 있다. 하나 이상의 유체 스트림은 하부 배출 라인(takeoff line)(20) 및 상부 배출 라인(22)과 같은 임의의 개수의 배출 라인을 통해 물질 전달 칼럼(10) 밖으로 지향될 수 있다. 하나의 구현예에서, 액체는 상부 공급 라인(18)을 통해 도입되고 물질 전달 칼럼(10)을 통해 하강하며 하부 배출 라인(20)을 통해 제거될 수 있는 한편, 증기는 하부 공급 라인(16)을 통해 도입되고 물질 전달 칼럼(10)을 통해 상승하며 상부 배출 라인(22)을 통해 제거될 수 있다.
환류 스트림 라인(reflux stream line), 리보일러(reboiler), 응축기(condenser), 증기 혼(vapor horn), 액체 분배기(liquid distributor) 등과 같은, 전형적으로 존재할 다른 물질 전달 칼럼 구성요소는 도면에 예시되지 않는데, 그 이유는 그들이 사실상 종래의 것이고, 이들 구성요소의 예시가 본 발명의 이해에 필요한 것으로 여겨지지 않기 때문이다.
복수의 접촉 트레이(24)가 물질 전달 칼럼(10)의 개방 내부 영역(14) 내에 위치되어, 개방 내부 영역(14) 내에서 유동하는 유체들의 상호작용을 용이하게 한다. 접촉 트레이들(24)은 물질 전달 칼럼(10)의 전체 단면에 걸쳐 대체로 수평으로 연장되고, 서로 수직으로 이격된 관계로 배열된다. 각각의 접촉 트레이(24)의 특정 설계는 본 발명의 범주 내에 유지되는 상태에서 달라질 수 있다.
도 1 및 도 2의 예시된 실시예에서, 접촉 트레이(24)는, 액체 스트림이 접촉 트레이들(24) 중 하나의 접촉 트레이 상에서 하나의 방향으로 단부에서 단부로(end-to-end) 유동한 다음에, 접촉 트레이(24)들 중 하부의 인접한 접촉 트레이 - 여기에서 액체 스트림은 반대 유동 방향으로 단부에서 단부로 유동함 - 로 하강하는 단일-통과(single-pass) 유체 유동 배열을 형성하도록 구성된다. 접촉 트레이들(24) 각각은 상호연결된 개별 트레이 패널들로부터 형성될 수 있는 트레이 데크(28)의 일 단부에 위치되는 측부 하강 유로(26)를 갖는다. 측부 하강 유로(26)는 연관된 접촉 트레이(24)의 트레이 데크(28)로부터 하강하는 액체 스트림을 수용하고 제거하며, 그를 접촉 트레이들(24) 중 아래에 놓인 하나의 접촉 트레이의 트레이 데크(28)의 일 단부로 전달한다. 그러한 트레이 데크(28) 상에 수용된 액체 스트림은 이어서, 트레이 데크(28)를 가로질러 반대 방향으로, 트레이 데크(28)의 반대편 단부에 위치되는 측부 하강 유로(26)로 유동한다. 액체 스트림은 측부 하강 유로(26)에 진입하고, 다음의 아래에 놓인 접촉 트레이(24)의 트레이 데크(28)로 전달된다. 이러한 유동 패턴은 접촉 트레이들(24) 중 각각의 연속적인 접촉 트레이 상에서 반복된다. 트레이(24)가 단일-통과 유체 유동을 위해 구성되는 것으로 예시되어 있지만, 본 발명은 다중-통과(multi-pass) 유동을 위해 구성되는 트레이들을 포함한다.
복수의 밸브(30)가 접촉 트레이(24)의 트레이 데크(28)에 걸쳐 분포되어, 증기 또는 다른 유체가 트레이 데크(28)를 통해 상승하고 트레이 데크(28)의 상부 표면을 가로질러 유동하는 액체와 상호작용하도록 허용한다. 이들 밸브(30)를 포함하는 트레이 데크(28)의 영역이 통상적으로 접촉 트레이(24)의 활성 영역으로 지칭된다. 밸브(30)는 활성 영역 상에 사전선택된 배열로 위치된다. 밸브(30)는 평행한 열들로 배열되는 것으로 도시되어 있으며, 이때 인접한 열들 내의 밸브(30)는 삼각형 피치를 형성하도록 엇갈려 있다. 다른 배열의 예에서, 인접한 열들 내의 밸브(30)는 정사각형 피치를 형성하도록 정렬된다.
접촉 트레이들(24) 중 위에 놓인 접촉 트레이의 측부 하강 유로(26) 아래에 있는 각각의 접촉 트레이(24) 상의 트레이 데크(28)의 영역은 입구 패널(32)을 포함한다. 입구 패널(32)은 통상적으로 구멍이 없거나, 하강하는 유체가 입구 패널(32)을 통과하는 것을 방해하거나 방지하는 차폐된 유동 통로를 갖는다.
각각의 접촉 트레이(24)의 측부 하강 유로(26)는 쉘(12)의 서로 반대편인 측부들로부터 물질 전달 칼럼(10)의 개방 내부 영역(14)에 걸쳐 현 모양(chordal) 방식으로 연장되는 하강 유로 벽(34)을 포함한다. 하강 유로 벽(38)의 상부 부분, 또는 하강 유로 벽(38)에 부착된 별개의 패널은 트레이 데크(26) 위로 상향으로 연장되어 출구 위어(outlet weir)(36)를 형성하며, 이러한 출구 위어는, 액체가 출구 위어(36) 위로 넘쳐, 액체를 아래에 놓인 트레이 데크(28)로 전달하는 측부 하강 유로(26)에 진입하기 전에, 트레이 데크(28) 상에 축적되게 한다. 하강 유로 벽(34)의 하부 부분은 아래에 놓인 트레이 데크(28) 위로 이격되거나 유동 개구(도시되지 않음)를 포함하여, 유체가 트레이 데크(28)의 반대편 단부에 있는 측부 하강 유로(26)에 진입하기 전에 측부 하강 유로(26)를 빠져나가 트레이 데크(28)의 상부 표면을 따라 유동하도록 허용한다. 하강 유로 벽(34)이 평면형이고 수직으로 연장되는 것으로 예시되어 있지만, 계단형, 경사형 또는 다중-현 모양 벽 또는 다른 구성이 본 발명의 범주 내에 있다.
이제 도 3 내지 도 22를 참조하면, 트레이 데크(28) 상의 밸브들(30)의 제1 실시예 각각은 액체 스트림이 트레이 데크(28) 상에 수용될 때 액체 스트림과의 상호작용을 위해 트레이 데크(28)를 통한 유체의 통과를 허용하도록 트레이 데크(28)를 통해 연장되는 개구(38)를 포함한다. 도 4에서 가장 잘 볼 수 있는 바와 같이, 개구(38)는 중심 세그먼트(40)뿐만 아니라, 중심 세그먼트(40)의 서로 반대편인 단부들로부터 외향으로 연장되는 2개의 연장부(42, 44)를 갖는다. 일 실시예에서, 중심 세그먼트(40)는 둥글고, 연장부(42, 44)는 직사각형이다. 연장부(42, 44)는 각각 중심 세그먼트(40)의 폭보다 작은 최대 폭을 가질 수 있다. 연장부(42, 44)는 트레이 데크(28) 상의 액체 스트림의 원하는 유동 방향으로 정렬된다. 상류 방향에 위치된 연장부(42)는 하류 방향에 위치된 연장부(44)의 폭보다 큰 폭을 가질 수 있다. 중심 세그먼트(40) 및 연장부(42, 44)에 대한 다른 형상이 사용될 수 있다.
밸브(30)는 개구(38)의 중심 세그먼트(40)의 서로 반대편인 측부들을 따라 상향으로 연장되는 벽 세그먼트(46, 48)를 포함할 수 있다. 벽 세그먼트(46, 48)는 개구(38)를 형성하는 데 사용되는 펀칭 또는 다른 작업 동안 트레이 데크(28)의 일부를 상향으로 구부림으로써 형성될 수 있다. 벽 세그먼트(46, 48)는 만곡되고, 연장부들(42, 44) 사이의 중심 세그먼트(40)의 측부들의 원형 주연부를 따라간다.
각각의 밸브(30)는 또한, 밸브 커버(52) 및 레그(54, 56)를 포함하는 밸브 몸체(50)를 포함한다. 밸브 커버(52)는 개구(38)를 통한 유체의 불리한 하향 위핑(weeping)에 대해 개구(38)를 더 효과적으로 차폐하기 위해 트레이 데크(28) 내의 개구(38)의 측부들을 지나 외향으로 연장되는 측부들을 갖는다. 일 실시예에서, 밸브 커버(52)의 측부들은 트레이 데크(28) 상의 액체 스트림과의 상호작용을 용이하게 하기 위해 측방향으로 개구(38)를 통해 상승하는 증기의 유동을 안내하도록 하향으로 연장된다. 밸브 커버(52)의 측부들은 이러한 안내 기능을 달성하기 위해 하향으로 만곡되거나 경사질 수 있다.
레그(54, 56)는 밸브 커버(52)를 트레이 데크(28) 내의 개구(38) 위에 덮는 관계로 위치시킨다. 2개의 레그(54, 56)가 밸브 커버(52)를 위치시키기 위해 예시된 실시예에서 사용되지만, 필요할 경우 추가의 레그가 사용될 수 있다. 레그(54, 56)는 밸브 커버(50)의 서로 반대편인 단부들에 위치되고, 수직으로 연장된다. 밸브(30)는, 레그(54, 56)가 트레이 데크(28)의 상부 표면을 따른 액체 스트림의 원하는 유동의 대체적인 방향으로 정렬되도록 트레이 데크(28) 상에서 배향된다.
레그(54, 56)는 그들의 상부 단부가, 밸브 커버(52)의 서로 반대편인 단부들에 위치되는 리세스(58, 60)에서 밸브 커버(52)에 부착된다. 레그(54, 56)는 개구(38)의 연장부(42, 44)를 통해 하향으로 연장된다. 레그(54, 56) 및 연장부(42, 44)는, 레그(54, 56)가 연장부(42, 44) 내에 밀접하게 수용되고 그 내에서 수직으로 이동가능하여 밸브 커버(52)가 상하로 이동하게 허용하도록 구성된다. 밸브 커버(52)는, 개구(38) 및 존재하는 경우, 벽 세그먼트(46, 48) 위로 이격된 개방 위치와 트레이 데크(28) 또는 존재하는 경우, 벽 세그먼트(46, 48) 상에 또는 그 부근에 놓인 폐쇄 위치 사이에서 수직으로 이동한다.
레그(54, 56)는, 일 실시예에서, 밸브 커버(52)의 폭보다 작은 최대 폭을 갖는다. 레그들 중 하나의 레그(54 또는 56)는 레그들 중 다른 하나의 레그(54 또는 56)보다 큰 폭을 가질 수 있다. 예를 들어, 상류 레그(54)는, 밸브(30) 주위의 액체 스트림의 유동을 용이하게 하고 개구(38) 내로의 액체의 진입을 방해하기 위해 하류 레그(56)보다 넓을 수 있다.
레그들(54, 56) 각각은 트레이 데크(28) 아래로 연장되는 하부 부분을 갖고, 개구(38)의 연장부(42, 44) 내에서의 레그(54, 56)의 수직 이동을 제한하기 위해 트레이 데크(28)의 밑면에 대한 접촉을 위한 적어도 하나의 정지부(62)를 포함한다. 예시된 실시예에서, 레그들(54, 56) 각각은 서로 측방향으로 이격된 관계로 위치되는 한 쌍의 정지부(62)를 포함한다. 레그(54, 56) 내의 정지부들(62)의 쌍은 밸브 커버(52)와 평행한 공통 평면 내에 있는 상부 단부를 갖는다. 정지부들(62)의 쌍의 측방향 간격 및 동일 평면 관계는, 정지부들(62)의 쌍이 트레이 데크(28)의 밑면에 대해 맞물릴 때 그가 밸브 몸체(50)를 밸브 커버(52)와의 정확한 정렬 상태로 수평 배향으로 유지시키는 데 도움을 준다는 점에서 유리하다. 따라서, 밸브 몸체(50)는 그가 물질 전달 칼럼(10) 내에서의 유체 처리 동안 증기압의 감소에 응답하여 하향 방향으로 하강할 때 오정렬되고 고착될 가능성이 더 적다.
일 실시예에서, 정지부(62)는 레그(54, 56)의 평면으로부터 외향으로 구부러지는 탭(tab)의 형태이다. 정지부(62)는 물질 전달 칼럼의 작동 동안 개구(38)의 연장부(42, 44) 내로부터의 레그(54, 56)의 제거를 방지하도록, 그리고 레그(54, 56)의 하부 부분에 힘을 가하여 그들을 정지부(62)가 연장부(42, 44)를 통과하도록 허용하기에 충분한 거리만큼 서로를 향해 이동시킴으로써 밸브(30)의 조립 동안 레그(54, 56)가 연장부(42, 44) 내로 삽입되게 허용하도록 구성된다. 힘의 해제 시에, 레그(54, 56)는 서로 평행한 관계로 연장되는 그들의 원래 위치로 다시 이동하여, 밸브 몸체(50)를 개구(38) 내에 안착시킨다.
밸브(30)는 레그들(54, 56) 중 각각의 레그의 서로 반대편인 측부들에 인접하게 위치되는 편향기(64, 66)를 추가로 포함한다. 편향기(64, 66)는, 그들이 트레이 데크(28) 내의 아래에 놓인 개구(38)의 연장부(42, 44)를 지나 외향으로 그리고 그의 측방향으로 연장되도록 레그(54, 56)의 외향으로 위치된다. 편향기(64, 66)는 또한, 레그(54, 56)가 트레이 데크(28) 내의 개구(38)를 통해 상승함에 따라 레그 주위에서의 증기 통과를 제한하기 위해 밸브 커버(52)의 측부들 아래로 하향으로 연장된다. 일 실시예에서, 편향기(64, 66)는 밸브 커버(52)의 하향 연장부로서 형성되고, 레그(54, 56)가 밸브 커버(52)에 연결되는 리세스에 인접하게 밸브 커버(52)의 단부들에 위치된다. 편향기(64, 66)는 밸브(30)가 폐쇄 위치에 있을 때 트레이 데크(28)의 상부 표면에 대해 맞물리기에 충분한 거리만큼 하향으로 연장될 수 있다.
밸브의 제2 실시예가 도 23 내지 도 42에 도시되어 있고, 도면 부호 130으로 표기되어 있다. 밸브(130)는 도 1 내지 도 22에 도시된 밸브(30)와 유사하고, 접두사 "1"을 갖는 유사한 도면 부호가 제1 실시예의 밸브(30) 내의 대응하는 부분과 유사한 밸브(130)의 부분을 가리키는 데 사용되었다. 밸브(130)와 밸브(30) 사이의 주된 차이는, 단지 단일 정지부(162)만이 밸브(130)의 레그(154, 156)에 사용되고, 그가 레그(154 또는 156)의 측부들 사이에 중심에 위치된다는 것이다.
밸브의 제3 실시예가 도 43 내지 도 54에 도시되어 있고, 도면 부호 230으로 표기되어 있다. 밸브(230)는 트레이 데크(228) 상에 위치되고, 각각의 밸브(230)는 액체 스트림이 트레이 데크(228) 상에 수용될 때 액체 스트림과의 상호작용을 위해 트레이 데크(228)를 통한 유체의 통과를 허용하도록 트레이 데크(228)를 통해 연장되는 개구(238)를 포함한다. 도 43에서 가장 잘 볼 수 있는 바와 같이, 개구(238)는 중심 세그먼트(240)뿐만 아니라, 중심 세그먼트(240)의 서로 반대편인 단부들로부터 외향으로 연장되고 횡방향 연장 슬롯(245a, 245b)에서 종단되는 2개의 연장부(242, 244)를 갖는다. 일 실시예에서, 중심 세그먼트(240)는 둥글고, 연장부(242, 244)는 좁은 횡방향 슬롯(245a, 245b)으로 이어지는 직사각형 세그먼트를 갖는다. 연장부(242, 244)의 직사각형 세그먼트는 각각 중심 세그먼트(240)의 폭보다 작은 최대 폭을 가질 수 있고, 슬롯(245a, 245b)은 각각 중심 세그먼트(240)의 폭보다 큰 폭을 가질 수 있다. 연장부(242, 244)는 트레이 데크(228) 상의 액체 스트림의 원하는 유동 방향으로 정렬된다. 상류 방향에 위치되는 연장부(242) 및 그의 슬롯(245a)은 하류 방향에 위치되는 연장부(244) 및 그의 슬롯(245b)의 폭보다 큰 폭을 가질 수 있다. 중심 세그먼트(240) 및 연장부(242, 244)에 대한 다른 형상이 사용될 수 있다.
밸브(230)는 개구(238)의 중심 세그먼트(240)의 서로 반대편인 측부들 및 연장부(242, 244)의 직사각형 세그먼트를 따라 상향으로 연장되는 벽 세그먼트(246, 248)를 포함할 수 있다. 벽 세그먼트(246, 248)는 개구(38)를 형성하는 데 사용되는 펀칭 또는 다른 작업 동안 트레이 데크(228)의 일부를 상향으로 구부림으로써 형성될 수 있다. 벽 세그먼트(246, 248)는 그들이 중심 세그먼트(240)의 측부들의 원형 주연부를 따라감에 따라 만곡되고, 그들이 연장부(242, 244)의 직사각형 세그먼트의 측부들을 따라감에 따라 대체로 선형이다.
각각의 밸브(230)는 또한, 밸브 커버(252) 및 레그(254, 256)를 포함하는 밸브 몸체(250)를 포함한다. 밸브 커버(252)는 대체로 평면형이고, 예시된 사다리꼴 구성과 같은 다각형 구성을 가질 수 있다. 밸브 커버(252)는, 그의 측부들 및 단부들이 개구(238)를 통한 유체의 불리한 하향 위핑에 대해 개구(238)를 더 효과적으로 차폐하기 위해 트레이 데크(228) 내의 개구(238)의 중심 세그먼트(240) 및 연장부(242, 244)의 측부들 및 단부들을 지나 외향으로 연장되도록 크기설정된다. 일 실시예에서, 밸브 커버(252)의 측부들 및 단부들은 하향으로 연장되며, 이때 측부들은 측방향으로 개구(238)를 통해 상승하는 증기의 유동을 트레이 데크(228) 상의 액체 스트림의 유동의 전체 방향으로 안내하여, 트레이 데크(228) 상의 액체 스트림과의 상호작용을 용이하게 한다. 밸브 커버(252)의 측부들은 이러한 안내 기능을 달성하기 위해 하향으로 만곡되거나 경사질 수 있다.
레그(254, 256)는 밸브 커버(252)를 트레이 데크(228) 내의 개구(238) 및 연장부(242, 244) 위에 덮는 관계로 위치시킨다. 2개의 레그(254, 256)가 밸브 커버(252)를 위치시키기 위해 예시된 실시예에서 사용되지만, 필요할 경우 추가의 레그가 사용될 수 있다. 레그(254, 256)는 밸브 커버(250)의 서로 반대편인 단부들에 위치되고, 수직으로 연장된다. 밸브(230)는, 레그(54, 56)가 트레이 데크(228)의 상부 표면을 따른 액체 스트림의 원하는 전체 유동의 대체적인 방향으로 정렬되도록 트레이 데크(228) 상에서 배향된다.
레그(254, 256)는 그들의 상부 단부가, 밸브 커버(252)의 서로 반대편인 단부들에서 밸브 커버(252)에 부착된다. 레그(254, 256)는 연장부(42, 44) 및 개구(38)와 연통하는 슬롯(245a, 245b)을 통해 하향으로 연장된다. 레그(254, 256) 및 슬롯(245a, 245b)은, 레그(254, 256)가 슬롯(245a, 245b) 내에 밀접하게 수용되고 그 내에서 수직으로 이동가능하여 밸브 커버(252)가 상하로 이동하게 허용하도록 구성된다. 밸브 커버(252)는, 개구(238) 및 존재하는 경우, 벽 세그먼트(246, 248) 위로 이격된 개방 위치와 트레이 데크(228) 또는 존재하는 경우, 벽 세그먼트(246, 248) 상에 또는 그 부근에 놓인 폐쇄 위치 사이에서 수직으로 이동한다.
레그(254, 256)는, 일 실시예에서, 밸브 커버(252)의 대응하는 단부의 폭에 대응하는 최대 폭을 갖는다. 레그들 중 하나의 레그(254 또는 256)는 레그들 중 다른 하나의 레그(254 또는 256)보다 큰 폭을 가질 수 있다. 예를 들어, 상류 레그(254)는, 밸브(230) 주위의 액체 스트림의 유동을 용이하게 하고 개구(238) 내로의 액체의 진입을 방해하기 위해 하류 레그(256)보다 넓을 수 있다.
레그들(254, 256) 각각은 트레이 데크(228) 아래로 연장되는 하부 부분을 갖고, 개구(238)의 연장부(242, 244) 내의 슬롯(245a, 245b) 내에서의 레그(254, 256)의 수직 이동을 제한하기 위해 트레이 데크(228)의 밑면에 대한 접촉을 위한 적어도 하나의 정지부(262)를 포함한다. 예시된 실시예에서, 레그들(254, 256) 각각은 서로 측방향으로 이격된 관계로 위치되는 한 쌍의 정지부(262)를 포함한다. 레그(254, 256) 내의 정지부들(262)의 쌍은 밸브 커버(252)와 평행한 공통 평면 내에 있는 상부 단부를 갖는다. 정지부들(262)의 쌍의 측방향 간격 및 동일 평면 관계는, 정지부들(262)의 쌍이 트레이 데크(228)의 밑면에 대해 맞물릴 때 그가 밸브 몸체(250)를 밸브 커버(252)와의 정확한 정렬 상태로 수평 배향으로 유지시키는 데 도움을 준다는 점에서 유리하다. 따라서, 밸브 몸체(250)는 그가 물질 전달 칼럼(10) 내에서의 유체 처리 동안 증기압의 감소에 응답하여 하향 방향으로 하강할 때 오정렬되고 고착될 가능성이 더 적다.
일 실시예에서, 정지부(262)는 레그(254, 256)의 평면으로부터 외향으로 구부러지는 탭의 형태이다. 정지부(262)는 물질 전달 칼럼(10)의 작동 동안 개구(238)의 연장부(242, 244) 내로부터의 레그(254, 256)의 제거를 방지하도록 구성된다. 밸브(230)의 조립 동안, 정지부(262)가 탭의 굽힘에 의해 형성되기 전에 레그(254, 256)가 슬롯(245a, 245b) 내로 삽입될 수 있다.
정지부(262)는 밸브 커버(252)의 밑면에 대한 증기압에 응답하여 밸브 몸체(250)의 수직 이동의 상한을 설정한다. 밸브 몸체(250)의 수직 이동의 하한은, 존재하는 경우, 벽 세그먼트(246, 248)의 상부에 대한 밸브 커버(252)의 밑면의 접촉에 의해, 또는 트레이 데크(228)의 상부 표면에 대한 레그(254, 256) 상에 형성된 견부(263)의 접촉에 의해 설정될 수 있다.
각각의 밸브 몸체(250) 내의 하류 레그(256)는, 트레이 데크(228) 내의 개구(238)를 통해 상승하는 증기의 일부분이 하류 레그(256)를 통과하게 하도록 그리고 하류 방향으로의 액체 스트림 및 증기 혼합물 또는 프로스(froth)의 지향성 유동을 용이하게 하도록 위치되는 하나 이상의 벤트(vent)(266)를 포함할 수 있다. 위에 놓인 편향기(268)는 벤트(266)와 연관되어, 벤트(266)를 통과하는 증기를 트레이 데크(228)를 향해 하향 방향으로 지향시켜 증기와 액체 스트림의 혼합을 향상시키도록 할 수 있다.
밸브의 제4 실시예가 도 55 내지 도 74에 도면 부호 330으로 표기되어 있으며, 여기에서 접두사 "3"을 갖는 유사한 도면 부호가 밸브(230)의 대응하는 부분과 동일하거나 유사한 밸브(330)의 부분을 가리키는 데 사용되었다. 밸브(330)는 개구(338)가 개구(238)와 함께 사용되는 연장부(242, 244)를 포함하지 않는다는 것을 제외하고는, 도 23 내지 도 42에 도시된 밸브(230)와 동일하다. 대신에, 레그(354, 356)가 관통 연장되는 트레이 데크(328) 내의 슬롯(345a, 345b)은 개구(238)에 연결되지 않고, 단일 벽(346)이 개구를 둘러싼다.
밸브의 제5 실시예가 도 75 내지 도 94에 도면 부호 430으로 표기되어 있으며, 여기에서 접두사 "4"를 갖는 유사한 도면 부호가 밸브(230)의 대응하는 부분과 동일하거나 유사한 밸브의 부분을 가리키는 데 사용된다. 밸브(430)는, 단지 단일 정지부(162)만이 밸브(430)의 레그(454, 456)에 사용되고, 그가 레그(454 또는 456)의 측부들 사이에 중심에 위치된다는 것을 제외하고는, 밸브(230)와 동일하다.
전술한 바로부터, 본 발명이 이러한 구조에 고유한 다른 이점과 함께 위에 기재된 모든 목적 및 목표를 달성하기에 아주 적합한 발명인 것이 이해될 것이다.
소정 특징 및 하위조합이 유용성을 갖고, 다른 특징 및 하위조합을 참조함이 없이 채용될 수 있는 것이 이해될 것이다. 이는 본 발명의 범주에 의해 고려되고, 본 발명의 범주 내에 있다.
많은 가능한 실시예가 본 발명의 범주로부터 벗어남이 없이 본 발명으로 구성될 수 있기 때문에, 본 명세서에 기재되거나 첨부 도면에 도시된 모든 사항이 제한의 의미가 아닌 예시적인 것으로 해석되어야 함이 이해되어야 한다.

Claims (26)

  1. 물질 전달 칼럼(mass transfer column)에 사용하기 위한 접촉 트레이(contact tray)로서,
    액체 스트림을 수용하기 위한 트레이 데크(tray deck); 및
    상기 트레이 데크에 걸쳐 분포되는 복수의 밸브를 포함하고, 상기 밸브들 각각은:
    상기 액체 스트림이 상기 트레이 데크 상에 수용될 때 상기 액체 스트림과의 상호작용을 위해 상기 트레이 데크를 통한 유체의 통과를 허용하기 위한 상기 트레이 데크 내의 개구 - 상기 개구는 원형 중심 세그먼트, 및 상기 원형 중심 세그먼트의 서로 반대편인 단부들로부터 외향으로 연장되고 횡방향 연장 슬롯에서 종단되는 직사각형 연장부를 가짐 -;
    상기 개구의 상기 원형 중심 세그먼트의 서로 반대편인 측부들을 따라 상향으로 연장되는 벽 세그먼트; 및
    상기 개구 위에 덮는 관계로 위치되는 밸브 커버, 및 상기 밸브 커버의 서로 반대편인 단부들에 위치되는 리세스(recess)에서 상기 밸브 커버에 부착되고 상기 개구 내의 상기 연장부를 통해 하향으로 연장되는 레그(leg)를 포함하는 밸브 몸체를 포함하며,
    상기 밸브 커버는 상기 개구의 상기 측부들을 지나 외향으로 연장되는 측부들을 갖는, 접촉 트레이.
  2. 제1항에 있어서, 상기 레그 및 상기 개구의 연장부는 상기 레그가 상기 개구의 상기 연장부 내에서 수직으로 이동가능하여 상기 밸브 커버가 상하로 이동하게 허용하도록 구성되는, 접촉 트레이.
  3. 제2항에 있어서, 상기 레그들 각각은 상기 트레이 데크 아래로 연장되는 하부 부분을 갖는, 접촉 트레이.
  4. 제3항에 있어서, 상기 레그들 각각의 하부 부분은 상기 개구의 상기 연장부 내에서의 상기 레그의 상기 수직 이동을 제한하기 위해 상기 트레이 데크에 대한 접촉을 위한 정지부를 포함하는, 접촉 트레이.
  5. 제4항에 있어서, 상기 레그들 중 적어도 하나의 레그의 하부 부분은 서로 측방향으로 이격된 관계로 위치되는 한 쌍의 상기 정지부를 포함하는, 접촉 트레이.
  6. 제4항에 있어서, 상기 밸브 커버의 측부들은 하향으로 연장되는, 접촉 트레이.
  7. 제6항에 있어서, 상기 레그의 서로 반대편인 측부들에 인접하게 위치되고 상기 밸브 커버의 측부들 아래로 하향으로 연장되는 편향기를 포함하는, 접촉 트레이.
  8. 제7항에 있어서, 상기 편향기는 상기 레그의 외향으로 위치되는, 접촉 트레이.
  9. 제6항에 있어서, 상기 레그들 각각은 상기 밸브 커버의 폭보다 작은 폭을 갖고, 상기 레그들 중 하나의 레그의 폭은 다른 하나의 레그보다 큰, 접촉 트레이.
  10. 삭제
  11. 물질 전달 칼럼에 사용하기 위한 접촉 트레이로서,
    액체 스트림을 수용하기 위한 트레이 데크; 및
    상기 트레이 데크에 걸쳐 분포되는 복수의 밸브를 포함하고, 상기 밸브들 각각은:
    상기 액체 스트림이 상기 트레이 데크 상에 수용될 때 상기 액체 스트림과의 상호작용을 위해 상기 트레이 데크를 통한 유체의 통과를 허용하기 위한 상기 트레이 데크 내의 개구 - 상기 개구는 원형 중심 세그먼트, 및 상기 원형 중심 세그먼트의 서로 반대편인 단부들로부터 외향으로 연장되고 횡방향 연장 슬롯에서 종단되는 직사각형 연장부를 가짐 -;
    상기 개구의 상기 원형 중심 세그먼트의 서로 반대편인 측부들을 따라 상향으로 연장되는 벽 세그먼트; 및
    상기 개구 위에 덮는 관계로 위치되는 밸브 커버, 및 상기 밸브 커버의 서로 반대편인 단부들에 위치되는 리세스에서 상기 밸브 커버에 부착되고 상기 개구 내의 상기 연장부를 통해 하향으로 연장되는 레그를 포함하는 밸브 몸체를 포함하며,
    상기 레그들 각각은 상기 트레이 데크 아래로 연장되는 하부 부분을 갖고, 상기 레그 및 상기 개구의 연장부는 상기 레그가 상기 개구의 상기 연장부 내에서 수직으로 이동가능하여 상기 밸브 커버가 상하로 이동하게 허용하도록 구성되며, 상기 레그들 각각은 상기 밸브 커버의 폭보다 작은 폭을 갖고, 상기 레그들 중 하나의 레그의 폭은 다른 하나의 레그보다 크며,
    상기 밸브 커버는 상기 개구의 상기 측부들을 지나 외향으로 연장되는 측부들을 갖는, 접촉 트레이.
  12. 제11항에 있어서, 상기 레그들 각각의 하부 부분은 상기 개구의 상기 연장부 내에서의 상기 레그의 상기 수직 이동을 제한하기 위해 상기 트레이 데크에 대한 접촉을 위한 정지부를 포함하는, 접촉 트레이.
  13. 제12항에 있어서, 상기 레그들 중 적어도 하나의 레그의 하부 부분은 서로 측방향으로 이격된 관계로 위치되는 한 쌍의 상기 정지부를 포함하는, 접촉 트레이.
  14. 제13항에 있어서, 상기 레그들 각각의 하부 부분은 서로 측방향으로 이격된 관계로 위치되는 한 쌍의 상기 정지부를 포함하는, 접촉 트레이.
  15. 제14항에 있어서, 상기 밸브 커버의 측부들은 하향으로 연장되는, 접촉 트레이.
  16. 제15항에 있어서, 상기 레그의 서로 반대편인 측부들에 인접하게 위치되고 상기 레그 주위에서의 증기 통과를 제한하기 위해 상기 밸브 커버의 측부들 아래로 하향으로 연장되는 편향기를 포함하는, 접촉 트레이.
  17. 물질 전달 칼럼에 사용하기 위한 접촉 트레이로서,
    액체 스트림을 수용하기 위한 트레이 데크; 및
    상기 트레이 데크에 걸쳐 분포되는 복수의 밸브를 포함하고, 상기 밸브들 각각은:
    상기 액체 스트림이 상기 트레이 데크 상에 수용될 때 상기 액체 스트림과의 상호작용을 위해 상기 트레이 데크를 통한 유체의 통과를 허용하기 위한 상기 트레이 데크 내의 개구 - 상기 개구는 원형 중심 세그먼트, 및 상기 원형 중심 세그먼트의 서로 반대편인 단부들로부터 외향으로 연장되고 횡방향 연장 슬롯에서 종단되는 직사각형 연장부를 가짐 -; 및
    상기 개구 위에 덮는 관계로 위치되는 밸브 커버, 상기 밸브 커버의 서로 반대편인 단부들에 위치되는 리세스에서 상기 밸브 커버에 부착되고 상기 개구 내의 상기 연장부를 통해 하향으로 연장되는 레그, 및 상기 레그의 서로 반대편인 측부들에 인접하게 위치되고 상기 레그 주위에서의 증기 통과를 제한하기 위해 상기 밸브 커버의 측부들 아래로 하향으로 연장되는 편향기를 포함하는 밸브 몸체를 포함하며,
    상기 레그들 각각은 상기 트레이 데크 아래로 연장되는 하부 부분을 갖고, 상기 레그 및 상기 개구의 연장부는 상기 레그가 상기 개구의 상기 연장부 내에서 수직으로 이동가능하여 상기 밸브 커버가 상하로 이동하게 허용하도록 구성되며, 상기 레그들 각각의 하부 부분은 상기 개구의 상기 연장부 내에서의 상기 레그의 상기 수직 이동을 제한하기 위해 상기 트레이 데크에 대한 접촉을 위한 정지부를 포함하고,
    상기 밸브 커버는 상기 개구의 측부들을 지나 외향으로 연장되는 만곡된 측부들을 갖고, 상기 레그들 각각은 상기 밸브 커버의 폭보다 작은 폭을 갖는, 접촉 트레이.
  18. 제17항에 있어서, 상기 레그들 각각의 하부 부분은 서로 측방향으로 이격된 관계로 위치되는 한 쌍의 상기 정지부를 포함하고, 상기 레그들 중 하나의 레그의 폭은 다른 하나의 레그보다 큰, 접촉 트레이.
  19. 제17항에 있어서, 상기 밸브 커버의 측부들은 하향으로 연장되는, 접촉 트레이.
  20. 제19항에 있어서, 상기 개구의 상기 원형 중심 세그먼트의 서로 반대편인 측부들을 따라 상향으로 연장되는 벽 세그먼트를 포함하는, 접촉 트레이.
  21. 제20항에 있어서, 상기 밸브 커버는 둥근, 접촉 트레이.
  22. 물질 전달 칼럼에 사용하기 위한 접촉 트레이로서,
    액체 스트림을 수용하기 위한 트레이 데크; 및
    상기 트레이 데크에 걸쳐 분포되는 복수의 밸브를 포함하고, 상기 밸브들 각각은:
    상기 액체 스트림이 상기 트레이 데크 상에 수용될 때 상기 액체 스트림과의 상호작용을 위해 상기 트레이 데크를 통한 증기의 통과를 허용하기 위한 상기 트레이 데크 내의 개구 - 상기 개구는 원형 중심 세그먼트, 및 상기 원형 중심 세그먼트의 서로 반대편인 단부들로부터 외향으로 연장되고 횡방향 연장 슬롯(transversely-extending slot)에서 종단되는 직사각형 연장부를 가짐 -;
    상기 개구의 상기 원형 중심 세그먼트의 서로 반대편인 측부들을 따라 상향으로 연장되는 벽 세그먼트; 및
    상기 개구 및 연장부 위에 덮는 관계로 위치되는 사다리꼴 밸브 커버를 포함하고, 상기 밸브 커버의 서로 반대편인 단부들에서 상기 밸브 커버에 부착되고 상기 개구의 연장부 내의 상기 슬롯을 통해 하향으로 연장되는 레그를 갖는 밸브 몸체를 포함하며,
    상기 밸브 커버는 상기 원형 중심 세그먼트의 측부들 및 상기 개구의 연장부를 지나 외향으로 연장되는 측부들을 갖는, 접촉 트레이.
  23. 제22항에 있어서, 상기 레그들 각각은 상기 트레이 데크 아래로 연장되는 하부 부분을 갖고, 상기 개구의 상기 연장부 내의 상기 슬롯 내에서의 상기 레그의 상기 수직 이동을 제한하기 위해 상기 트레이 데크에 대한 접촉을 위한 정지부를 포함하는, 접촉 트레이.
  24. 제23항에 있어서, 상기 레그들 중 적어도 하나의 레그의 하부 부분은 서로 측방향으로 이격된 관계로 위치되는 한 쌍의 상기 정지부를 포함하는, 접촉 트레이.
  25. 제23항에 있어서, 상기 밸브 커버의 측부들은 하향으로 연장되는, 접촉 트레이.
  26. 제25항에 있어서, 상기 증기가 상기 개구를 통과한 후에 상기 레그들 중 하나의 레그를 통한 증기의 통과를 허용하기 위해 상기 하나의 레그 내에 위치되는 벤트(vent)를 포함하는, 접촉 트레이.
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