KR19990087089A - 증기 분배 향상 방법 및 장치 - Google Patents

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KR19990087089A
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창-리 셰이
제프리 오. 버벤
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브래들리 이. 해독크
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Abstract

질량 전달 또는 열 교환 칼럼에는 칼럼(522)의 내부 둘레에 대해 증기가 순환하는 증기 분배기가 제공된다. 증기는 적어도 부분적으로 개방된 바닥부(542)를 통해 토출되고, 또는 분배기의 환형 벽(526)의 다수의 이격된 유출 포트(540)를 통해 토출된다. 편향기(542)는 내부 환형 벽을 따라 상향으로 연장해서 증기를 외주면 경로에서 멀리 편향시킨다.

Description

증기 분배 향상 방법 및 장치
다양한 형태의 질량 전달 및 열 교환 공정에서 증기 및 액체 상호 작용이 필요하다. 일반적으로, 액체가 트레이 또는 패킹 위에서 칼럼으로 유입되는 동안에, 증기가 트레이, 랜덤 혹은 구조화된(structured) 패킹 아래에서 칼럼으로 유입된다. 그리고 나서, 증기 및 액체는 구역을 통해 역류로 흐르는데, 트레이 혹은 패킹은 큰 표면 구역 위에서 하향으로 흐르는 액체를 분배하는 역할을 해서 상향 유동 증기와의 상호 작용을 강화시킨다.
증기와 액체 사이에서 발생하는 질량 전달 또는 열 교환의 효율을 증가시키기 위해서는, 증기가 칼럼의 수평 단면적 특히, 증기가 패킹으로 진입하는 하부 증기-액체 접촉면에서 균일하게 분배되는 것이 중요하다. 증기가 패킹 아래의 칼럼으로 유입될 때, 증기의 속도는 패킹으로 진입하기에 앞서서 증기의 소망하는 분배를 방해할 수 있다. 증기 분배를 향상시키기 위해서는, 증기를 여러 방향으로 편향시키기 위해 증기의 유동 경로의 몇몇 칼럼에 편향기가 위치해 왔다. 미국 특허 제5,106,544호에는 증기 혼(horn)이라고 공지된 종래의 증기 분배기의 다른 예가 개시되어 있다. 이 특허에 개시된 증기 혼은 환형 하우징을 포함하는데, 이 하우징은 바닥이 개방되어 있고, 외주면에서 흐르는 증기를 하향으로 편향하기 위해 다수의 날개부를 포함한다. 그리고 나서 하향으로 편향된 증기는 증기 혼에서 방사상으로 안쪽을 향해 위치한 패킹 베드를 향해 균일한 방식으로 상승한다.
많은 응용례에서 외주면의 증기 혼이 만족스럽게 작동할 수 있는 반면에, 어떠한 작동 조건하에서는 증기가 오분배 되는 경우가 있어 왔다. 이러한 오분배는 증기 혼에서 토출된 후에 와류 경로 또는 사이클론 유동 경로를 통해 흐르는 증기에 의해 야기된다고 믿어진다. 저속 구역은 칼럼의 중앙에 형성되고, 고속 구역은 이러한 격류의 결과 증기 혼의 내부 벽에 인접하여 형성된다. 그 후에, 이러한 속도 차이는 위에 놓인 패킹의 중앙부에 진입하는 증기의 양을 감소시키고, 패킹의 방사상의 외부 부분의 증기의 양을 증가시킨다. 증기가 패킹으로 일단 진입하면, 증기의 이러한 오분배는 쉽게 치유될 수 없고, 패킹 내에서의 질량 전달의 효율을 저하시킨다.
이러한 사이클론 효과를 극복하여 질량 전달 또는 열 교환 칼럼의 수평 단면적에 대해 더 균일한 증기의 분배를 제공하는 개선된 외주면 상의 개선된 증기 분배기 또는 혼에 대한 요구가 발생해 왔다.
본 발명은 일반적으로는 질량 전달 및 열 교환 칼럼 특히, 그러한 칼럼에서의 증기 분배를 향상시키는 장치 및 방법에 관한 것이다.
도1은 증기 유입 노즐과, 증기 분배기와, 패킹 구역을 빗금으로 표시하는, 본 발명에 의한 칼럼의 부분 측면도이다.
도2는 도1의 선2-2를 따라 화살표 방향에서 본 칼럼 및 증기 분배기의 확대 평면도이며, 분배기를 통해 흐르는 증기의 방향은 화살표로 표시되어 있다.
도3은 도2의 선3-3을 따라 화살표 방향에서 본 칼럼 및 증기 분배기의 측면도이다.
도4는 본 발명의 증기 분배기의 다른 실시예의 단부의 부분 평면도이다.
도5는 본 발명에 따른 증기 분배기의 다른 실시예의 평면도이며, 상면 부분이 도시를 위해 제거되어 있다.
도6은 본 발명에 따라 제작된 증기 분배기의 또 다른 실시예의 부분 평면도이다.
도7은 본 발명의 증기 분배기의 제4 실시예의 평면도이다.
도8은 도7에 도시된 증기 분배기의 부분 측면도이며, 도7의 선8-8을 따라 화살표 방향에서 본 것이다.
도9는 증기 분배기의 다른 실시예의 평면도이고, 분배기의 개방 바닥부를 도시하기 위해 일 부분이 제거되어 있다.
도10은 도9에 도시된 증기 분배기의 부분 정면도이고, 도9의 선10-10을 따라 화살표 방향으로 본 것이다.
도11은 도9에 도시된 증기 분배기의 부분 측면도이고, 도9의 선11-11을 따라 화살표 방향으로 본 것이며, 분배기의 개방 바닥을 도시하기 위해 일 부분이 제거되어 있다.
도12는 본 발명의 증기 분배기의 다른 실시예의 부분 평면도이고, 구조를 자세히 도시하기 위해 일 부분이 제거되어 있다.
도13은 도12에 도시된 증기 분배기의 부분 측면도이고, 도12의 선13-13을 다라 화살표 방향으로 본 것이며 분배기의 내부 벽의 일 부분이 도시를 위해 제거되어 있다.
도14는 증기 분배기의 다른 실시예의 부분 평면도이고, 구조를 자세히 도시하기 위해 일 부분이 제거되어 있다.
도15는 도14에 도시된 증기 분배기의 부분 측면도이고, 도14의 선15-15를 따라 화살표 방향에서 본 것이다.
도16은 본 발명의 증기 분배기의 또 다른 실시예의 부분 평면도이고, 분배기의 개방 바닥을 도시하기 위해 일 부분이 제거되어 있다.
도17은 도16에 도시된 증기 분배기의 부분 측면도이고, 도16의 선17-17을 따라 화살표 방향에서 본 것이다.
도18은 도16에 도시된 증기 분배기의 부분 정면도이고, 도16의 선18-18을 따라 화살표 방향에서 본 것이다.
도19는 본 발명의 증기 분배기의 다른 실시예의 평면도이고, 분배기의 개방 바닥부를 도시하기 위해 분배기의 폐쇄된 상부의 일부분이 제거되어 있다.
도20은 도19에 도시된 증기 분배기의 부분 정면도이고, 도19의 선20-20을 따라 화살표 방향에서 본 것이다.
도21은 본 발명의 증기 분배기의 다른 실시예의 평면도이고, 분배기의 개방 바닥부를 도시하기 위해 분배기의 폐쇄된 상부의 일부분이 제거되어 있다.
도22는 도21에 도시된 증기 분배기의 부분 정면도이고, 도21의 선22-22를 따라 화살표 방향에서 본 것이다.
도23은 본 발명의 증기 분배기의 다른 실시예의 평면도이고, 도시를 위해 분배기의 일 부분이 제거되어 있다.
도24는 도23의 선24-24를 따라 화살표 방향에서 본 증기 분배기의 부분 측면도이다.
도25는 증기 분배기의 다른 실시예의 부분 사시도이다.
도26은 증기 분배기의 다른 실시예의 평면도이다.
도27은 증기 분배기의 다른 실시예의 평면도이다.
도28은 증기 분배기의 다른 실시예의 평면도이다.
도29는 증기 분배기의 또 다른 실시예의 평면도이다.
도30 내지 도37은 본 발명의 다양한 증기 분배기를 도시하는 부분 평면도이다.
도38은 본 발명의 다른 편향기의 부분 측면도이다.
본 발명의 목적은 질량 전달 또는 열 교환 칼럼으로 진입하는 증기의 수평 분배를 효과적으로 증가시켜서 칼럼에서 증기 및 액체의 상호 작용이 강화되는 외주면의 증기 분배기를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 중요한 목적은 증기 분배기로부터 증기가 외주면상으로 토출되는 결과로 야기되는 사이클론 효과를 차단해서 칼럼으로 진입한 후에 증기의 수평 오분배를 감소시키는 것이다.
이러한 목적 및 다른 관련된 목적을 달성하기 위한 하나의 특징에서, 본 발명은 외부 쉘을 구비하는 질량 전달 또는 열 교환 칼럼 내에 위치하는 증기 분배 장치와, 외부 쉘이 통과하여 연장하는 증기 유입 노즐과, 증기 및 액체가 흐르고 상호작용하는 개방 내부 공간에 관한 것이다. 상기 장치는 증기 유입 노즐을 통해 칼럼으로 진입하는 증기를 받아들이고 칼럼 쉘의 내부 둘레에 대해 적어도 한 방향으로 증기를 운반하는 증기 유입 노즐과 이어지는 증기 유동에 위치하도록 된 환형 유동 채널을 형성하는 분배기를 포함하고, 분배기는 유동 채널의 방사상의 내부 벽을 형성하는 내부 환형 벽과 유동 채널의 적어도 실질적으로 폐쇄된 상부를 형성하는 상판을 구비하고, 내부 환형 벽은 유동 채널을 향하는 외측면과 유동 채널의 반대 쪽을 향하는 내측면을 구비하고, 분배기는 적어도 유동 채널의 증기의 적어도 일 부분이 부분적으로 개방된 바닥부를 통해 토출되도록 하는 유동 채널과 이어진 증기 유동에 적어도 부분적으로 개방된 바닥부를 구비하고 내부 환형 벽의 내측면을 따라 일반적으로 둘레 방향으로 흐르는 증기와 접촉하고 증기의 방향을 멀리 전환시키기 위해 내부 환형 벽의 내측면을 따라 일반적으로 상향으로 연장하는 제1 부분을 구비하는 편향기를 포함하는 것을 특징으로 한다. 편향기의 제2 부분은 내부 환형 벽의 아래에서 연장하여, 방사상으로 내부를 향해서, 분배기의 적어도 일부분이 개방된 바닥을 통해 토출된 증기의 일부분의 방향을 전환한다.
또 다른 특징에서, 본 발명은 칼럼 내의 분배기에서 증기를 분배하는 방법에 관한 것이다. 상기 방법은 칼럼의 외부 쉘을 통해 연장하는 증기 유입 노즐을 통해 분배기로 증기를 도입하는 단계와, 분배기 내의 외주면 방향으로 증기를 인도하는 단계와, 분배기의 적어도 부분적으로 개방된 바닥부를 통해 분배기 내에서부터 증기의 적어도 일 부분을 토출하는 단계와, 증기가 둘레 방향으로 흐르는 동안 토출된 증기가 분배기 내의 내구 환형 공간을 통해 상승하도록 하는 단계와, 분배기의 내부 환형 벽의 방사상의 내측면을 따라 일반적으로 상향 연장하는 제1 부분을 구비하는 편향기에 대해서 상승하는 증기를 접촉하게 해서 상승하는 증기의 방향을 둘레 방향으로부터 멀어지게 해서 상승 증기가 더욱 균일하게 수평 분배되도록 하는 단계를 포함한다.
명세서의 한 부분이며 그에 관련하여 참조할 첨부 도면에서, 각 도면 중 동일한 참조 번호는 다양한 측면에서 동일한 부분을 표시하는 데 사용된다.
먼저 도1 내지 도3을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 칼럼(20)이 도시되어 있다. 칼럼(20)은 원통형이고 유체가 통과하여 흐르는 개방 내부 공간을 제공하는 외부 쉘(22)을 포함한다. 또한, 칼럼 쉘(22)은 정사각형, 직사각형, 기타 다각형 단면 등의 소망하는 다른 형상이어도 된다. 칼럼(20)은 그 내부에서 수행되는 화학적 공정 작동의 형태에 의해 질량 전달 및/또는 열전달 칼럼이 될 수 있다.
칼럼(20)은 구역(24)을 포함하는데, 이 구역에 트레이 또는 패킹이 위치해서 칼럼의 개방 내부 공간을 통해 흐르는 액체 및 증기 사이의 상호 작용을 촉진시킨다. 패킹은 임의의 패킹이거나 혹은 구조화된 패킹일 수 있는데, 그러한 패킹 및/혹은 트레이가 다중 구역으로 제공될 수 있다. 칼럼 내에서 수행되는 특정한 화학 공정을 위해 필요하거나 소망되는 재보일러, 역류 라인 및 다른 부품들이 칼럼(20)에 포함될 수 있다.
또한, 칼럼(20)은 본 발명에 따라 제작되는 증기 혼 또는 분배기(26)를 포함해서, 증기가 상향 유동하여 패킹 구역(24)으로 진입할 때 더 균일하게 분배되는 것을 촉진한다. 액체는 증기와 결합할 수 있고 일반적으로는 결합하며, "증기"라는 용어를 사용하는 것은 액체의 존재를 포함하는 것이다. 구역(24)의 트레이 혹은 패킹 아래의 평면에 증기 분배기(26)가 제공되는데, 이 증기 분배기(26)는 방사상의 유입 노즐(28)과 연통되어 있으며, 유입 노즐은 칼럼 쉘(22)을 통해 연장하여 증기가 칼럼 쉘에 일반적으로 수직인 방향으로 칼럼(20)에 유입되도록 한다. 도2에 가장 잘 도시되는 대로, 분배기(26)는 내부 환형 벽(30)을 포함하는데, 이 벽은 유입 노즐(28)과 일반적으로 동일한 평면에서 칼럼 쉘(22)로부터 방사상으로 내부를 향해 이격되어 있다. 환형 벽(30) 및 칼럼 쉘(22)은 칼럼 쉘(22)의 내부 둘레 주위에 증기가 흐르도록 하는 환형 플레넘(32)의 측면을 형성한다.
도3에 도시되는 대로, 플레넘(32)은 일반적으로 직선이고, 내부 환형 벽(30)과 칼럼 쉘(22) 사이에서 수평으로 연장하는 링형 상판(34)에 의해 그 상부가 폐쇄되어 있다. 링형 바닥판(36)은 플레넘(32)의 바닥을 폐쇄하고, 내부 환형 벽(30)과 칼럼 쉘(22) 사이에서 연장한다. 상판 및 바닥판(34 및 36)은 용접 등의 적절한 방법으로 내부 환형 벽(30)에 고정될 수 있고, 이와 유사한 방법으로 칼럼 쉘(22)의 내부면에 체결될 수 있다. 내부 환형 벽(30)과 판(34 및 36)은 플레넘(32)을 통과하여 흐르는 증기에 의해 가해지는 압력을 지탱할 수 있을 만큼 충분한 강성을 가지는 여러 가지 적절한 재료로 만들어 질 수 있다. 또한, 선택된 재료는 칼럼(20) 내에서 접하게 되는 증기 및 액체에 의한 손상을 이겨내고, 양립할 수 있어야 한다.
도2를 참조하면, 내부 환형 벽(30)의 외주면을 따라 유출 포트(40)를 형성하도록 방사상으로 파상 배치된 다수의 외주면 연장 세그먼트(38a, 38b 및 38c)가 내부 환형 벽(30)에 포함된다. 각 유출 포트(40)는 플레넘(32)에서 흐르는 증기의 일 부분을 유출 포트(40)를 통과해서 환형 벽(30)에서 방사상으로 내부에 위치한 칼럼(20)의 개방 구역으로 인도하도록 한다. 다수의 유출 포트(40)를 사용해서 플레넘(22)의 증기를 이격된 위치에서 플레넘으로 향하는 다수의 개별적인 유동으로 분리되게 한다. 이러한 방법으로 증기를 분리하는 것은 개방 구역에서 증기가 난류 혼합하도록 해서, 증기가 단순히 증기 유입 노즐(28)에서 직접 칼럼 내부로 통과할 때보다 더 균일하게 증기가 칼럼(20)의 수평 단면부를 통해 분배되도록 한다.
내부 환형 벽 세그먼트(38a, 38b 및 38c)는 일반적으로 칼럼 쉘(22)과 동심원을 이루지만, 각 세그먼트는 인접한 세그먼트로부터 방사상으로 오프셋되어 있어서 플레넘(32)의 폭은 증기가 흐르는 방향으로 점진적으로 더욱 제한된다. 벽 세그먼트(38a)는 증기 유입 노즐(28)에 위치하고, 노즐(28)을 통해 칼럼(20)으로 진입하는 증기를 플레넘(32)에 대향하는 방향으로 외주면에서 흐르는 두 개의 흐름으로 분리하는 역할을 한다. 벽 세그먼트(38a)에 인접하고 하류측에 위치한 벽 세그먼트(38b)는 벽 세그먼트(38a)에서 방사상으로 외측으로 이격되어 있고, 그 단부가 겹쳐서 유출 포트(40)의 측면을 형성한다. 유사하게, 벽 세그먼트(38c)는 벽 세그먼트(38b)의 단부와 겹치고, 벽 세그먼트(38b)보다 칼럼 쉘(22)에 더욱 근접하게 이격되어 있다.
벽 세그먼트(38c)의 하류측 단부에는 유출 포트(40)가 벽 세그먼트(38c)와 칼럼 쉘(22) 사이의 간격에 형성되어 있다. 벽 세그먼트(38c)의 하류측 단부와 대응하는 유출 포트(40)는 증기 유입 노즐(28)에 대해 약 180°로 위치하는데, 다른 위치도 가능하고, 어떤 응용례에서는 다른 위치가 더 바람직할 수도 있다. 편향기(42)는 벽 세그먼트(38c)의 하류측 단부에 위치한 유출 포트(40) 사이에서 칼럼 쉘(22)에 장착되어, 그러한 포트에서 토출된 증기가 방사상으로 내부를 향해 편향된다. 편향기(42)의 구조는 평면인 것으로 도시되었지만, 소망한다면 곡면일 수도 있다. 또한, 도4에 도시된 대로 유출 포트(40)의 단면적을 증가시키도록 벽 세그먼트(38c)의 하류측 단부가 바깥쪽으로 휠 수 있다.
유출 포트(40)의 폭은 벽 세그먼트(38a, 38b 및 38c)의 방사상의 간격에 대응하기 때문에, 각 포트(40)를 통과하여 흐르는 증기의 양은 벽 세그먼트를 소정의 방사 위치에 놓음으로써 예정될 수 있다는 것이 명백할 것이다. 바람직하게는, 각 포트(40)의 단면적은 거의 동일해서 플레넘(32)에서 흐르는 증기는 유출 포트(40)에서 균등하게 나뉘고, 각 유출 포트(40)를 나오는 증기의 속도는 대체적으로 동일하다. 이러한 방식으로 증기를 나누어서 증기가 더욱 균일한 상태로 칼럼(20)의 개방된 내부 공간으로 진입하도록 한다. 내부 환형 벽(30)의 세그먼트 수를 증가시키거나 감소시키면 유출 포트(40)의 수는 변할 수 있다. 일반적으로, 유출 포트(40)의 수를 증가시키면 칼럼 내부에서의 증기를 더욱 균일하게 분배할 수 있다. 각 포트(40)를 나오는 증기의 양은 각 포트(40)에서의 벽 세그먼트(38a, 38b 및 38c)가 겹치는 부분의 거리를 변화시켜서 조정할 수도 있다.
유출 포트(40)는 공통 수평 평면 내에서 외주면 방향으로 다중 증기 기류를 토출한다. 소망한다면, 굴곡진 편향기(44)가 하나 이상의 유출 포트(40)에 인접한 증기 토출 흐름부 내에 위치해서 흐름부를 다른 방향으로 편향시키고 증기의 분배를 증가시킬 수 있다. 그러나, 많은 응용례에서 편향기(44) 없이도 증기는 충분히 분배될 수 있다.
증기 분배기(26)는 칼럼(20)으로 진입하는 증기를 분배하는 역할을 한다는 것을 쉽게 알 수 있다. 본 발명에 따른 공정에서는, 증기는 증기 유입 노즐(28)을 통해 칼럼(20)으로 유입되고, 증기 분배기 플레넘(32)으로 진입한다. 증기는 칼럼(20)의 내부 둘레 주위의 플레넘(32)에서 흐르고, 유출 포트(40)에 의해 칼럼 내부로 분배된 다수의 작은 흐름으로 분리된다. 그리고 나서, 분배된 증기는 칼럼(20)의 개방된 내부 공간으로 상승하고, 증기 분배기(26) 위에 위치한 패킹 구역(24)으로 공급된다. 패킹 구역(24)으로 진입하는 증기는 패킹 구역(24) 위에 위치한 칼럼으로 유입된 액체와 만나서 상호 작용한다. 특히, 패킹 구역(24)을 진입하는 증기는 칼럼(20)의 수평 단면적에 대해 균일하게 분배되기 때문에, 패킹 구역(24)에서 증기와 액체 사이의 상호 작용은 매우 촉진되는데, 특히 패킹의 하부에서 더욱 그렇다.
도5를 참조하면, 본 발명에 다른 실시예에 따라 제작된 칼럼(120)이 도시되 어 있다. 칼럼(120)은 칼럼(20)과 유사하고, 전술한 부품에 일반적으로 대응하는 부품에 대해서 사용되는 참조 부호에는 100을 더하여 표시하였다. 칼럼(20)에 사용되는 방사상의 유입 노즐(28) 대신에 접선 방향의 증기 유입구(128)를 사용하는 점에서 칼럼(120)은 칼럼(20)과 다르다. 증기가 칼럼 쉘(122)에 대해 접선 방향으로 플레넘(132)에 진입하기 때문에, 증기는 칼럼(20)에서와 같이 대향하는 방향으로 흐르는 두 개의 흐름으로 분리되지 않는다. 대신에, 플레넘(132)은 둘레 방향으로 이격된 유출 포트(140)에서 나오는 증기와 대체적으로 동일한 양의 증기를 단지 한 방향으로 증기를 운반한다. 소망한다면, 도2 및 도3에 도시된 형태의 편향기(44)가 하나 이상의 유출 포트(140)를 나오는 증기의 경로 일 부분 또는 모두에 장착될 수 있다.
칼럼(120)의 플레넘(132)은 칼럼 쉘(122)의 내부 둘레에 대해 대체적으로 360°로 연장한다. 증기 유입 노즐(128)에 인접한 초기 내부 환형 벽 세그먼트(138a)는 평면 구조인 것으로 도시되었지만, 곡면 구조이어도 된다. 유사하게, 말단 내부 환형 벽 세그먼트(138h)의 외측으로 휜 단부는 임의적이고 칼럼 쉘(122)과 동심원을 이루는 단부로 대체될 수 있다. 상기에 언급된 차이점을 제외하고는, 칼럼(120)은 전술한 것과 대체적으로 동일한 방법으로 제작되고 작동한다.
전술한 부품의 참조 부호에 200을 더해 표시한 도6을 참조하면, 칼럼(220)이 다른 실시예의 증기 분배기 플레넘(232)을 구비하고 있는 것으로 도시되어 있다. 칼럼 쉘(222)과 동심원이 되도록 배열되지 않은 내부 환형 벽 세그먼트(238)가 플레넘(232)에 구비된다. 대신에, 벽 세그먼트의 하류측 혹은 말단부는 대체적으로 칼럼 쉘(222)과 동심원을 이루는 공통 원형 평면 내에 놓이도록 벽 세그먼트(238)가 배열된다. 벽 세그먼트의 상류측 단부는 증기의 방향으로 칼럼 쉘에 점점 근접하도록 이격되어서 유출 포트(240)의 폭과 단면적은 그러한 방향으로 증가하게 된다. 이러한 방식으로 벽 세그먼트(238)를 위치시키면 그 외주면을 따라 플레넘(232)에 대해 대체적으로 일정한 유효 단면적을 유지할 수 있다. 일정한 단면적의 플레넘과 단면적이 증가하는 유출 포트(240)를 포함하여 증기를 다시 나누는 것은 증기가 칼럼(220)의 플레넘(232)을 통해 흐를 때 증기의 속도를 감소하게 한다.
전술한 증기 분배기는 본 발명의 범위 내에서 다르게 변형될 수 있다. 한 예를 들면 링형 바닥판이 증기 분배기의 전술한 실시예에서 제거될 수 있다. 이렇게 하면, 증기 분배기의 내부 환형 벽의 유출 포트를 통해 방사상으로 내부를 향해 다른 부분이 흐르는 동안에 개방된 바닥을 통해 플레넘의 외측으로 하향으로 증기가 흐른다.
참조 부호에 300을 더하여 표시한 도7 및 도8을 참조하면, 다른 실시예에 의한 증기 분배기(326)를 구비하는 칼럼(320)이 도시되어 있다. 내부 환형 벽(330)을 통해 증기가 토출되지 않는다는 점에서 증기 분배기(326)는 전술한 것들과 다르다. 대신에, 내부 환형 벽(330)은 대체적으로 천공되어 있지 않고, 플레넘(332)의 바닥판(336)에 형성된 일련의 유출 포트(340)로부터 증기가 토출된다. 바닥판(336)은 구조상 대체적으로 평면인 일련의 겹치는 판 세그먼트(338)를 포함한다. 판 세그먼트(338)는 일반적으로 수평으로 연장하고, 연속 판 세그먼트 및 상판(334) 사이의 거리가 증기 유동의 방향으로 균일하게 감소하도록 되면서 수직으로 파상 배열되도록 위치한다. 판 세그먼트(338)의 이러한 배열은 플레넘(332)의 높이 및 단면적이 하류 방향으로 갈수록 감소하고, 이산되고 수직 이격된 수평 평면에서 칼럼(320)의 외주면에 대해 증기가 균일하게 분배되도록 한다. 소망한다면 도1에 도시된 것과 같이 유출 포트(340)에 인접한 적절한 편향기가 사용되어서 증기의 일 부분 또는 전부를 편향시킨다. 말단 편향기(342)는 최종 유출부(340)에 인접하도록 위치해서 포트를 나오는 증기의 일 부분을 하향 편향시킨다.
본 발명에 의한 증기 분배기의 다른 실시예가 도9 내지 도22에 도시되어 있는데, 전술한 부품을 표시하기 위해 동일한 참조 번호에 400을 더하여 표시하였다. 분배기(426)는 적어도 부분적으로 개방된 바닥부를 구비하는데, 그 바닥부를 통해 증기의 전부 또는 대체적으로 전부가 토출된다. 분배기 내에 증기 유동 방향으로 단면적이 감소하는 도관 혹은 유동 채널(442)을 제공해서 분배기(426)의 개방된 바닥부를 통과하는 증기가 균일하게 토출된다. 증기의 일 부분이 분배기(426)의 바닥부를 통과하여 토출될 때, 유동 채널(442)의 감소하는 면적은 유동 채널 내에서 증기를 소정의 압력으로 유지하는 역할을 한다. 이러한 방식으로 증기에 소정의 압력을 유지함으로써, 분배기의 환형 길이를 따라 토출되는 증기의 양은 대체적으로 균일하게 유지되고, 칼럼(420)의 수평 단면에 대해서 더욱 균일하게 증기가 분배되도록 한다.
유동 채널(442)의 수직 단면은 정사각형, 직사각형, 다각형, 원형, 또는 계란형일 수 있다. 도9 내지 도22에 도시된 대로, 환형 유동 채널(442)의 단면적은 직사각형이고, 상판(434)과, 내부 환형 벽(430)과, 칼럼 쉘(422)에 의해 형성된다. 바닥부는 완전히 개방된 것으로 도시되었지만, 원한다면, 유동 채널(442)은 부분적으로 폐쇄될 수도 있다.
내부 환형 벽(430)을 증기 유동 방향으로 칼럼 쉘(422)에 대해 더욱 근접하게 놓음으로써 유동 채널(442) 수직 단면적이 감소한다. 도9 내지 도18에 도시된 각각의 실시예에서, 내부 환형 벽(430)은 칼럼 쉘(422)과 동심원을 이루는 세그먼트로 단편화되고 증기 유동 방향으로 쉘(422)에 점차 가까워지도록 위치한다. 그러므로, 분배기(426)의 단면적은 증기 유동의 방향으로 계단적으로 감소한다. 사용되는 벽 세그먼트의 수는 원하는 대로 바뀔 수 있다. 또한, 도19 내지 도22에 도시된 대로, 내부 환형 벽(430)은 연속 곡선으로 연장해서 유동 채널(442)이 좁아지는 것이 단계적이 아니라 연속적으로 될 수 있다.
도9 내지 도18에 도시된 분배기에서처럼 동심원을 이루는 세그먼트에 의해 내부 환형 벽(430)이 형성될 때, 직립 편향기 벽(444)은 각 내부 환형 벽 세그먼트의 하류측 단부에 위치하고, 다음의 내부 환형 벽 세그먼트의 상류측 단부에 연결된다. 다른 편향기 벽(444a) 역시 최종 환형 벽 세그먼트의 하류측 단부에 위치하고, 칼럼 쉘(422)에 결합하여 증기 유동 채널(442)의 단부에 근접한다.
편향기 벽(444)은 내부 환형 벽(430) 세그먼트 사이의 전이부를 형성할 뿐만 아니라, 내부 환형 벽(430)에 인접하는 유동 채널(442)에서 흐르는 증기의 유동을 방해하고 편향시키는 역할을 한다. 이러한 방식으로 증기를 편향시키는 것은 난류를 증가시켜서 유동 채널(442) 내에서 흐르는 모든 증기의 혼합을 야기한다. 편향된 증기의 일 부분도 역시 편향기 벽(444)에 의해 분배기(426)의 개방된 바닥부에서 직접 흘러 나온다. 그러므로, 증기가 억제 유동 채널(442)과, 증기의 일 부분을 방해하는 편향기 벽(444)을 통과해서 흐를 때 증기가 유동 저항의 증가에 의하여 분배기(426)로부터 토출된다.
편향기 벽(444)은 소망하는 특별한 유동 패턴에 따라 다양한 방식으로 배향 된다. 도9 내지 도11에 도시된 대로, 각 편향기 벽(444)은 방사 선을 따라 놓이도록 위치할 수 있다. 그러므로, 방사 편향기 벽(444)은 내부 환형 벽에 대해 일반적으로 수직이고, 칼럼(420)의 수직 축에 평행이다.
또한, 도12 및 도13에 도시된 대로, 방사 편향기 벽(444)은 증기의 유동 방향으로 칼럼(420)의 수직 축에 대해 소정의 각도로 경사질 수 있다. 이러한 방식으로 편향기 벽(444)이 경사지는 것은 경사각은 도시된 것에서부터 본 발명의 범위 내에서 변화할 수 있다.
편향기 벽(444)의 다른 배향이 도14 및 도15에 도시되어 있는데, 여기에서 편향기 벽은 수직이지만 방사 라인 또는 칼럼(420)의 반경에 대해서는 소정의 각도를 가진다. 경사 편향기 벽(444)은 방사 편향기 벽에 대해 내부 환형 벽(430) 세그먼트 사이에 부드러운 전이부를 제공하고 증기의 유동을 덜 방해한다. 결과적으로, 증기는 하향보다는 바람직하게 외향 방사상으로 우선 흐른다.
편향기 벽(444)의 또 다른 배향은 도16 내지 도18에 도시되어 있는데, 여기에서 편향기 벽(444)은 칼럼 수직 축 및 방사 라인에 대해 소정의 각도로 연장한다. 그러므로, 경사 편향기 벽(444)은 우선 증기의 일 부분을 하향으로 흐르게 하고 동시에 방사상으로 외향으로 흐르게 하는 역할을 한다.
도19 내지 도22에 도시된 분배기에서는, 내부 환형 벽(430)이 증기 방향으로 유동 채널(442)의 연속적으로 좁아지는 연속 곡선에서 연장하기 때문에 편향기 벽(444)을 사용할 필요가 없다. 도21의 내부 환형 벽(430)이 증기의 이중 유동 경로 때문에 일반적으로 원형인 반면에 도19의 내부 환형 벽(430)은 나선형 경로를 따라 연장한다.
도9 내지 도22에 도시된 분배기(426)는 유입 노즐(428)을 통해 칼럼(420)으로 진입하는 증기가 균일하게 분배되게 하는 전술한 분배기와 유사한 방식으로 작동할 수 있다. 분배기(426)의 개방된 바닥부를 나오는 증기의 유동률을 분배기의 길이에 따라 대체적으로 균일하게 하기 위해서는, 유동 채널(442)의 면적이 그 길이를 따라 감소하는 양이 증기 유동률, 유입 증기 압력 및 온도, 증기의 비중, 및 유동 채널의 길이와 관련하여 선택된다.
분배기(426)와 칼럼(420)의 인접 구역에서의 증기 유동의 압력 차는 증기의 일 부분이 분배기의 개방된 바닥부를 나오게 한다. 유동 채널(442)을 따라 흐를 때 증기 유동을 위해 분배기(426) 내의 가용 구역을 감소시킴으로써, 분배기의 길이를 따라 더욱 제어된 압력 차가 유지된다. 그러면, 이것은 분배기의 환형 길이를 따라 증기의 더욱 균일한 토출을 야기하는데, 토출된 증기는 소정의 위치의 패킹으로 진입하기에 앞서 칼럼(420)의 수평 단면적에 걸쳐 더욱 균일하게 분배된다.
특정 작동 조건하에서는, 전술한 증기 분배기의 바닥부 및 측면부를 통해 외주면 상으로 토출되는 증기가 와류 혹은 사이클론 유동을 야기하기도 한다. 어떤 상황에서는, 사이클론 증기 유동이 칼럼 중앙의 저속 구역에서 증기 분배기의 내부 벽 근처의 고속 구역까지 증가하는 증기 속도 변화를 만들기 때문에, 이러한 사이클론 유동이 바람직하지 않을 수 있다. 증기 분배기의 제시된 양호한 실시예에 따라, 분배기의 방사 내부 벽을 따라 상향으로 편향기를 위치시키는 것은 사이클론 증기 유동을 효과적으로 방지하고, 소정의 위치의 패킹으로 진입할 때 증기가 수평으로 더욱 균일하게 분배되도록 한다.
도23 내지 도25를 참조하면, 외부 쉘(522)을 구비하는 칼럼(520)에 장착된 수정된 증기 분배기(526)가 도시되어 있다. 분배기(526)는 분배기(526)의 내부 환형 벽(530)을 따라 상향 연장하는 외주면 상에서 이격된 L자형 편향기(544)를 포함한다. 편향기(544)는 일반적으로 평면이지만, 소망한다면 굴곡지거나 단편화될 수 있다. 각각의 편향기(544)는 내부 환형 벽(530)을 따라 상향 연장하는 제1 부분(544a)을 포함해서 내부 환형 벽(530)을 따라 흐르는 증기와 접촉하고 칼럼의 중앙을 향해 증기의 방향을 전환해서 사이클론 또는 와류 증기 유동을 방지한다. 편향기(544)의 제1 부분(544a)은 일반적으로 수직이거나 또는 수직 방향에 대해 소정의 각도로 기울어진다. 제1 부분(544a)은 또한 전술한 편향기 벽(444)과 매우 유사하게 방사상이나 소정의 각도로 연장하여 증기를 칼럼의 중앙부를 향하도록 방향을 전환한다. 편향기 제1 부분(544a)의 방사 치수는 내부 환형 벽(530)에 인접한 경계층을 따라 유동하는 증기를 방해하고 방향을 전환하도록 충분한 것이 선호된다. 더 긴 방사 치수를 가지는 편향기는 칼럼의 중앙을 향해 증기의 방향을 바꾸는 데에 일반적으로 더욱 효과적이다. 편향기의 제1 부분(544a)의 수직 치수는 일반적으로 내부 환형 벽(530)의 높이 모두 또는 적어도 상당한 부분을 따라 연장할 만큼 충분해야 한다. 소망한다면, 제1 부분(544a)은 내부 환형 벽(530)의 상부와 상판(534)에서 상향으로 연장하기도 한다.
하나 이상의 편향기(544)는 또한 칼럼 쉘의 방향으로 유동 채널(542) 아래에서 외향으로 내부 환형 벽으로부터 연장하는 임의의 제2 부분(544b)을 포함하기도 한다. 편향기의 이러한 제2 부분(544b)은 방사 내부 방향에서 분배기의 적어도 부분적으로 개방된 바닥부를 통해 토출되는 증기의 일 부분의 방향을 전환하는 역할을 한다. 제2 부분(544b) 역시 어느 정도는 토출된 증기의 방향을 하향으로 전환한다. 제2 부분(544b)이 직립한 제1 부분(544a)과 일체로 결합되어 L자형 편향기(544)를 형성하는 것으로 도시되어 있지만, 하나 이상의 편향기는 단지 제2 부분(544b) 또는 제1 부분(544a)만으로 형성된다는 것이 이해된다. 편향기 제2 부분(544b)은 일반적으로 수평으로 연장하거나 혹은 수평에 대해 소정의 각도를 가지도록 경사진다. 제2 부분(544b)은 역시 방사상으로 연장하거나 또는 방사상에 대해 소정의 각도를 가지도록 연장해서 소망하는 방향의 증기를 칼럼의 중앙부로 방향을 전환시킨다. 제2 부분(544b)은 어떤 응용례에서는 생략되기도 하여 편향기(544)는 단지 직립한 제1 부분(544a)만으로 구성된다.
편향기(544)는 칼럼이 작동하는 동안에 걸리는 응력을 견딜 만큼 충분한 구조적 강도를 가져야 한다. 편향기(544)의 개수 및 위치는 특정 응용례의 요구 조건에 따라 변할 수 있다.
편향기(544)는 전술한 것을 포함하는 증기 분배기와 결합하여 사용될 수 있는데, 여기에서 증기의 모두 혹은 일부분은 내부 환형 벽에 형성된 유출구를 통해 토출되거나 또는 분배기의 개방된 바닥부를 통해 토출된다. 일반적으로, 상당량의 액체를 함유하는 증기의 대부분 또는 모두는 내부 환형 벽 보다는 분배기의 개방된 바닥부를 통해 토출되는 것이 바람직하다. 액체 함유 증기의 이러한 하향 토출은 소정의 위치의 패킹에 진입하기에 앞서서 증기로부터 액체를 분리하는 기회를 더 많이 제공한다. 액체가 거의 없거나 하나도 없는 경우와 같이 액체 함유가 크게 중요하지 않을 때에는, 증기의 대부분이 내부 환형 벽의 유출구를 통해 토출된다.
도23 내지 도25에 도시된 실시예에서, 내부 환형 벽(530)은 일반적으로 칼럼 쉘(522)과 동심원을 이루는 다수의 평면 세그먼트(538)로 형성되어서 유동 채널(542)의 단면적이 대체적으로 증기의 유동 방향에 대해 일정하게 유지된다. 인접한 세그먼트(538)의 단부는 함께 연결되어서 실질적으로 연속적인 내부 환형 벽(530)을 형성한다.
유동 채널(542)의 말단부는 말단 편향기(542)와, 증기를 칼럼(520)의 중앙을 향해 방사상으로 내측을 향해 편향시키도록 하는 임의의 유출 포트(540)를 포함한다. 그러나, 대부분의 증기는 유출 포트(540)에 도달하기 전에, 분배기(526)의 개방된 바닥부를 통해 하향으로 토출된다. 어떤 응용례에서는, 유출 포트(540)는 생략되어서 모든 증기가 분배기의 바닥부를 통해 토출된다.
분배기(526)에 평면벽 세그먼트(538)를 사용하기 보다는, 내부 환형 벽(530)이 도26에 도시된 대로 연속적으로 굴곡진 구조가 될 수 있다. 벽(530)은 칼럼 쉘(522)과 동심원을 이루어서 유동 채널(542)은 그 길이 방향을 따라 일정한 단면적을 가진다. 다시, 증기의 잔부가 분배기의 개방된 바닥부를 통해 토출될 때, 말단 편향기(542)와 유출 포트(540)는 증기가 내부 환형 벽(530)을 통해 토출되도록 하기 위해 사용될 수 있다.
분배기(526)의 또 다른 변형이 도27에 도시되어 있는데, 여기에는 점차 좁아지는 유동 채널(542)이 증기 유동의 방향으로 칼럼 쉘(522)에 근접한 내부 환형 벽(530)에 이격되어 제공된다. 이 실시예에서, 유출 포트는 내부 환형 벽의 말단부에 제공되지 않는다. 대신에, 모든 증기는 분배기의 개방된 바닥부에서 토출된다.
도28에서, 내부 환형 벽(530)은 칼럼 쉘(522)과 동심원을 이루고 완전한 원을 형성해서, 증기 유동 채널(542)이 칼럼 쉘(522)의 내부 둘레 주위에서 완전하게 연장한다. 결과적으로, 내부 둘레 주위에 루프를 완성한 후에 유동 채널에 남은 증기는 픽업되어서 유입 노즐(528)을 통해 진입하는 유동과 혼합된다.
도29에 도시된 분배기는 상류부를 따라 칼럼 쉘(522)에 점차 근접하게 이격되고 길이 방향의 하류부를 따라 쉘(522)에서 일정하게 이격되는 내부 환형 벽(530)을 사용한다. 내부 환형 벽(530)의 이러한 형상은 상류부를 따라 단면적이 감소하고 길이 방향의 하류부를 따라 단면적이 일정한 환형 유동 채널(542)을 만든다. 상류부 및 하류부의 상대 길이(relative length)는 소망하는 대로 변할 수 있다. 일반적으로, 유동 채널(542)의 감소하는 상류부는 유동 채널의 일정한 하류부와 균형을 맞추면서 유동 채널의 길이의 거의 3분의 1에서 3분의 2를 포함한다. 개선된 수평 증기 분배기는 도23에 도시된 내부 환형 벽의 말단 유출구와 조합하여 사용될 때를 포함하여, 일정한 단면적의 증기 유동 구역이 뒤따르는 감소하는 형태에서 야기된다.
편향기(544)는 전술한 방식대로 도23 내지 도29에 도시된 분배기와 사용된다. 편향기(544)의 직립부(544a)는 내부 환형 벽(530)의 내향면을 따라 증기가 와류가 되거나 사이클론으로 되는 것을 방해하고, 증기를 칼럼(520)의 중앙으로 방향을 전환한다. 이러한 방식으로 방해하고 방향을 바꾸게 되면 증기가 소정의 위치의 패킹으로 진입할 때 더욱 균일하게 수평 분배가 이루어 지도록 하고, 그 결과로 패킹 내에서 일어나는 질량 전달도 증가시킨다. 편향기의 임의의 제2 부분(544b)도 역시 증기가 분배기(526)의 개방된 바닥부를 통해 토출된 후에 방사상으로 내측으로 인도하여, 분배기 아래의 구역에서 만들어지는 증기 유동이 사이클론이 되는 기회를 저감시킨다.
L자형 편향기(544)의 위치 변화와 유출 포트(540)의 구조는 도30 내지 도37에 도시되어 있다. 도30을 참조하면, 편향기(544)는 전술한 편향기 벽(444)에 유사한 방식으로, 칼럼 쉘(522)에 점차 근접하게 이격되는 동심원 내부 환형 벽 세그먼트(538)의 하류측 단부에 위치할 수 있다. 유출 포트(540)는 편향기(544)로부터 상류측에 바로 위치한다. 증기가 유동 채널(542)을 통해 흐를 때, 증기의 일 부분은 편향기(544)에 의해 그 방향이 전환되고, 칼럼의 중앙을 향해 유출 포트(540)를 통해 토출된다.
도31에서, 내부 환형 벽 세그먼트의 동심원 배열 때문에 편향기(544)는 유동 채널(542)을 통해 흐르는 증기의 유동 경로에 놓여 있지 않다. 또한, 도32에 도시된 대로, 편향기(544)는 유동 경로에 놓여, 내부 환형 벽 세그먼트(538)에서 내향으로 연장하여서, 편향기는 환형 벽 세그먼트(538)의 내향 측면을 따라 유동하는 증기 뿐만 아니라 유동 채널(542) 내에서 나오는 증기의 방향까지도 전환하게 할 수 있다.
내부 환형 벽 세그먼트(538) 사이의 결합부에 위치하기 보다, 편향기(544)는 도33 및 도34에 도시된 결합부에서 하류측에 이격될 수 있다. 상류측 내부 환형 벽 세그먼트(538)도 역시 칼럼의 중앙을 향해 내향으로 소정의 각도를 이루어서 도35에 도시된 유출 포트(540)를 통해 나오는 증기를 위해 유동 구역이 증가하도록 한다. 또한, 도36에 도시된 대로, 유출 포트(540)에 인접한 하류측 환형 벽 세그먼트(538)의 일 부분은 칼럼 쉘(522)을 향해 외측으로 소정의 각도를 이루어서 유동 채널(542)로 연장해서 유동 채널(542) 내에서부터 증기의 일 부분의 방향을 전환한다. 이러한 동일한 기능은 편향기(544)를 도37에 도시된 대로 벽 세그먼트(538)에서 내향으로 뿐만 아니라 유동 채널(542)로 연장하도록 위치시킴으로써 달성될 수 있다.
도38에 도시된 대로, 어떤 응용례에서는 편향기(544)는 내부 환형 벽(530)에서 내향으로 이격되어서 내부 환형 벽을 따라 둘레 방향으로 흐르는 증기의 일 부분이 편향기(544)와 벽(530) 사이를 흐르기도 한다. 간격은 원하는 대로 변경시켜서 편향기와 벽 사이를 통과하는 증기의 양과, 편향기(544)에 접촉하고 편향기에 의해 방향이 전환되는 증기의 양을 조절할 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명은 구조에 내재한 다른 장점과 함께 전술한 목적을 달성하기 위해 개조될 수 있다.
어떤 특징과 재조합이 유용성을 가지고 , 다른 특징 및 재조합이 유익할 수 있고 다른 특징 및 재조합을 참조하지 않고 사용될 수 있다. 이것은 특허청구범위의 범위 내에서 고려될 것이다.
가능한 많은 실시예가 본 발명의 범위에 벗어남이 없이 이루어지므로, 첨부 도면에 도시된 사항은 예시적으로만 해석되고 제한적으로는 해석되지 않는다.

Claims (31)

  1. 외부 쉘과, 외부 쉘을 통하여 연장하는 증기 유입 노즐과 증기 및 액체 흐름이 통과하고 상호 작용하는 개방된 내부 공간을 구비하는 질량 전달 또는 열교환기 내부에 위치하는 증기 분배 장치에 있어서,
    증기 유입 노즐을 통해 칼럼으로 진입하는 증기를 받아들이고 칼럼 쉘의 내부 둘레에 대해 적어도 한 방향으로 증기 흐름을 운반하는 증기 유입 노즐과 증기 유동이 연통 상태로 증기 유동에 위치하도록 된 환형 유동 채널을 형성하는 분배기를 포함하고,
    상기 분배기는 유동 채널의 방사상의 내부 벽을 형성하는 내부 환형 벽과 유동 채널의 적어도 실질적으로 폐쇄된 상부를 형성하는 상판을 구비하고,
    상기 내부 환형 벽은 유동 채널을 향하는 외측면과 유동 채널의 반대 쪽을 향하는 내측면을 구비하고,
    상기 분배기는 적어도 유동 채널의 증기의 적어도 일 부분이 부분적으로 개방된 바닥부를 통해 토출되도록 하는 유동 채널과 이어진 증기 유동에 적어도 부분적으로 개방된 바닥부를 구비하고 내부 환형 벽의 내측면을 따라 일반적으로 둘레 방향으로 흐르는 증기와 접촉하고 증기의 방향을 멀리 전환시키기 위해 내부 환형 벽의 내측면을 따라 일반적으로 상향으로 연장하는 제1 부분을 구비하는 편향기를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  2. 제1항에 있어서, 편향기의 상기 제1 부분은 상기 외주면을 도는 증기를 일반적으로 칼럼의 중앙부를 향해 방향 전환을 하는 것을 특징으로 하는 장치.
  3. 제2항에 있어서, 편향기의 상기 제1 부분이 내부 환형 벽의 상기 내향 면에 대해 위치하여 상기 외주면을 도는 증기가 상기 제1 부분 및 내부 환형 벽의 내향 면 사이로 지나가는 것을 방지하는 것을 특징으로 하는 장치.
  4. 제2항에 있어서, 편향기의 상기 제1 부분은 내부 환형 벽의 내향 면으로부터 이격되어 있어서 상기 외주면을 흐르는 증기가 상기 제1 부분 및 내부 환형 벽의 내향 면 사이를 지나가도록 하는 것을 특징으로 하는 장치.
  5. 제2항에 있어서, 유출구를 통과하는 유동 채널에서 증기를 일부분 토출하기 위해 내부 환형 벽에 형성된 배출구를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 유출구는 내부 환형 벽의 말단부에 형성되는 것을 특징으로 하는 장치.
  7. 제2항에 있어서, 유출구를 통과하는 유동 채널에서 증기를 일부분 토출하기 위해 내부 환형 벽에 형성된 다수의 이격된 유출구를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  8. 제2항에 있어서, 내부 환형 벽은 내부 환형 벽의 둘레 길이를 따라 칼럼 외부 쉘에서 대체적으로 일정한 거리만큼 이격되어 그 둘레 길이를 따라 환형 유동 채널에 대해 대체적으로 일정한 단면적을 제공하는 것을 특징으로 하는 장치.
  9. 제2항에 있어서, 내부 환형 벽은 외주면 증기 유동의 방향으로 칼럼 외부 쉘에 더 가깝게 이격되어 있어서 외주면 증기 유동의 상기 방향으로 환형 유동 채널에 대해 단면적이 감소하는 것을 특징으로 하는 장치.
  10. 제2항에 있어서, 내부 환형 벽의 상류부는 외주면을 흐르는 증기의 방향으로 칼럼 외부 쉘에 대해 점차 가까운 거리로 이격되고,
    내부 환형 벽의 하류부는 외주면을 흐르는 증기의 상기 방향으로 칼럼 외부 쉘에서 대체적으로 일정한 거리만큼 이격되어 있는 것을 특징으로 하는 장치.
  11. 제2항에 있어서, 유출구를 통과하는 유동 채널에서 증기의 일부분을 토출하도록 하기 위해 내부 환형 벽의 말단부에 형성된 유출구를 포함하고,
    내부 환형 벽은 외주면을 흐르는 증기의 방향으로 칼럼 외부 쉘에 대해 더 가까운 거리만큼 이격되어서 외주면을 흐르는 증기의 상기 방향으로 환형 유동 채널에 대해서 단면적이 감소하는 것을 특징으로 하는 장치.
  12. 제11항에 있어서, 내부 환형 벽 아래에서 연장하는 편향기의 제2 부분을 포함해서 적어도 일부는 개방된 바닥부를 통하여 토출되는 상기 증기의 일부분의 방향을 전환하는 것을 특징으로 하는 장치.
  13. 제12항에 있어서, 편향기의 상기 제2 부분은 상기 유동 채널의 바로 밑에서 외측으로 내부 환형 벽의 아래로부터 연장하는 것을 특징으로 하는 장치.
  14. 외부 쉘과, 외부 쉘을 통하여 연장하는 증기 유입 노즐과 증기 및 액체 흐름이 통과하고 상호 작용하는 개방된 내부 공간을 구비하는 질량 전달 또는 열교환기 내부에 위치하는 증기 분배 장치에 있어서,
    증기 유입 노즐을 통해 칼럼으로 진입하는 증기를 받아들이고 칼럼 쉘의 내부 둘레에 대해 적어도 한 방향으로 증기 흐름을 운반하는 증기 유입 노즐과 증기 유동이 연통 상태로 증기 유동에 위치하도록 된 환형 유동 채널을 형성하는 분배기를 포함하고,
    상기 분배기는 유동 채널의 방사상의 내부 벽을 형성하는 내부 환형 벽과 유동 채널의 적어도 실질적으로 폐쇄된 상부를 형성하는 상판을 구비하고,
    상기 내부 환형 벽은 유동 채널을 향하는 외측면과 유동 채널의 반대 쪽을 향하는 내측면을 구비하고,
    상기 분배기는 적어도 유동 채널의 증기의 적어도 일 부분이 부분적으로 개방된 바닥부를 통해 토출되도록 하는 유동 채널과 이어진 증기 유동에 적어도 부분적으로 개방된 바닥부를 구비하고 내부 환형 벽의 내측면을 따라 일반적으로 둘레 방향으로 흐르는 증기와 접촉하고 증기의 방향을 멀리 전환시키기 위해 내부 환형 벽의 내측면을 따라 일반적으로 상향으로 연장하는 제1 부분을 구비하는 편향기를 포함하고,
    상기 편향기는 방사상으로 내부 방향으로 적어도 부분적으로 개방된 바닥부를 통해 토출된 상기 증기의 일부분의 방향을 전환하기 위해 상기 유동 채널 아래에 외측으로 내부 환형 벽 아래로부터 연장하는 제2 부분을 구비하는 것을 특징으로 하는 장치.
  15. 제14항에 있어서, 외주면 상으로 이격된 다수의 상기 편향기를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  16. 제15항에 있어서, 편향기의 상기 제1 부분은 상기 외주면을 도는 증기를 일반적으로 칼럼의 중앙부를 향해 방향 전환을 하는 것을 특징으로 하는 장치.
  17. 제15항에 있어서, 편향기의 상기 제1 부분이 내부 환형 벽의 상기 내향 면에 대해 위치하여 상기 외주면을 도는 증기가 상기 제1 부분 및 내부 환형 벽의 내향 면 사이로 지나가는 것을 방지하는 것을 특징으로 하는 장치.
  18. 제16항에 있어서, 편향기의 상기 제1 부분은 내부 환형 벽의 내향 면으로부터 이격되어 있어서 상기 외주면을 도는 증기가 상기 제1 부분 및 내부 환형 벽의 내향 면 사이를 지나가도록 하는 것을 특징으로 하는 장치.
  19. 제16항에 있어서, 유출구를 통과하는 유동 채널에서 증기를 일부분 토출하기 위해 내부 환형 벽에 형성된 배출구를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  20. 제19항에 있어서, 상기 유출구는 내부 환형 벽의 말단부에 형성되는 것을 특징으로 하는 장치.
  21. 제16항에 있어서, 유출구를 통과하는 유동 채널에서 증기를 일부분 토출하기 위해 내부 환형 벽에 형성된 다수의 이격된 유출구를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  22. 제16항에 있어서, 내부 환형 벽은 내부 환형 벽의 둘레 길이를 따라 칼럼 외부 쉘에서 대체적으로 일정한 거리만큼 이격되어 그 둘레 길이를 따라 환형 유동 채널에 대해 대체적으로 일정한 단면적을 제공하는 것을 특징으로 하는 장치.
  23. 제16항에 있어서, 내부 환형 벽은 외주면 증기 유동의 방향으로 칼럼 외부 쉘에 더 가깝게 이격되어 있어서 외주면 증기 유동의 상기 방향으로 환형 유동 채널에 대해 단면적이 감소하는 것을 특징으로 하는 장치.
  24. 제16항에 있어서, 내부 환형 벽의 상류부는 외주면을 흐르는 증기의 방향으로 칼럼 외부 쉘에 대해 점차 가까운 거리로 이격되고,
    내부 환형 벽의 하류부는 외주면을 흐르는 증기의 상기 방향으로 칼럼 외부 쉘에서 대체적으로 일정한 거리만큼 이격되어 있는 것을 특징으로 하는 장치.
  25. 제16항에 있어서, 유출구를 통과하는 유동 채널에서 증기의 일부분을 토출하도록 하기 위해 내부 환형 벽의 말단부에 형성된 유출구를 포함하고,
    내부 환형 벽은 외주면을 흐르는 증기의 방향으로 칼럼 외부 쉘에 대해 더 가까운 거리만큼 이격되어서 외주면을 흐르는 증기의 상기 방향으로 환형 유동 채널에 대해서 단면적이 감소하는 것을 특징으로 하는 장치.
  26. 칼럼의 외부 쉘을 통해 연장하는 증기 유입 노즐을 통해 분배기로 증기를 도입하는 단계와,
    분배기 내의 외주면 방향으로 증기를 인도하는 단계와,
    분배기의 적어도 부분적으로 개방된 바닥부를 통해 분배기 내에서부터 증기의 적어도 일 부분을 토출하는 단계와,
    증기가 둘레 방향으로 흐르는 동안 토출된 증기가 분배기 내의 내구 환형 공간을 통해 상승하도록 하는 단계와,
    분배기의 내부 환형 벽의 방사상의 내측면을 따라 일반적으로 상향 연장하는 제1 부분을 구비하는 편향기에 대해서 상승하는 증기를 접촉하게 해서 상승하는 증기의 방향을 둘레 방향으로부터 멀어지게 해서 상승 증기가 더욱 균일하게 수평 분배되도록 하는 단계를 포함하는 질량 전달 또는 열전달 칼럼 내의 분배기로부터 증기를 분배하는 방법.
  27. 제26항에 있어서, 상승 증기의 방향을 전환하는 상기 단계는 칼럼의 중앙부를 향해 상승 증기의 방향을 전환하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  28. 제27항에 있어서, 상기 내부 환형 벽의 유출구를 통해 상기 분배기 내에서부터 상기 증기의 다른 부분을 토출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  29. 제27항에 있어서, 분배기의 개방 바닥부를 통해서 상기 증기의 상기 부분을 토출하는 상기 단계는 상기 유동 채널 바로 아래에서 외측으로 내부 환형 벽 아래에서부터 연장하는 편향기 부분에 대해 증기를 접촉해서 일반적으로 방사상으로 내향으로 상기 증기의 상기 부분의 방향을 전환하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  30. 제29항에 있어서, 증기가 유동 채널의 감소하는 단면적에 반응하여 증기를 토출하는 분배기의 개방된 바닥부를 통해 증기가 토출되는 것을 특징으로 하는 방법.
  31. 제26항에 있어서, 증기를 분배기를 덮는 패킹으로 인도하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
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