KR20010023801A - 기액 접촉 트레이용 강수관 - Google Patents

Abstract

기액 접촉 트레이(36)는 트레이 데크(40)와 트레이 데크(40)의 구멍(46)에 위치된 상류 강수관(48) 및 하류 강수관(50)을 구비한다. 상류 강수관(48)은 하향 연장되고 상류 강수관(48)의 방향으로 경사져 있다.

Description

기액 접촉 트레이용 강수관 {DOWNCOMERS FOR VAPOR-LIQUID CONTACT TRAYS}

기액 접촉 트레이는 하강 액체 흐름과 상승 증기 흐름 사이의 상호 작용 및 물질 전달이 용이하도록 하는 물질 전달 또는 열 교환 칼럼에 사용된다. 상기 트레이는 칼럼의 개방 내부 영역 내에서 통상 수평으로 배치되고 수직으로 이격된다. 각각의 트레이는 트레이 데크를 통해 상승 증기가 통과하고 트레이 데크의 상부 표면을 가로질러 유동하는 액체와 상호 작용하도록 허용하는 다수의 증기 유동 개구를 갖는 평평한 데크부를 포함한다. 강수관은 액체를 데크로부터 제거하여 하부 트레이의 입구 단부에서 유체 수용 영역으로 하향하도록 트레이 데크의 출구 단부의 구멍에 위치된다. 액체는 하부 트레이의 트레이 데크를 가로질러 유동한 뒤, 트레이 데크를 통해 지나가는 증기 유동과 상호 작용한 다음, 합체된 출구 단부 강수관을 통해 하부 트레이까지 하향 유동한다. 이러한 유동 패턴은 각각의 연속 하부 트레이에 대해 반복된다.

높은 액체 유속이 발생하는 종래의 칼럼 중, 미국 특허 제5,213,719호에는 트레이의 액체 처리 용량을 증가시키기 위해 각각의 트레이에 사용되어 강수관에서 발생되는 유출 빈도를 감소시키는 제2 강수관이 제안되었다. 상류 강수관으로써 인용된 제2 강수관은 하류 강수관에 인접하게 위치되고 하류 강수관보다 수직 길이가 더 짧다. 미국 특허 제5,213,719호가 설명된 도1은 트레이 데크(14)의 출구 단부에 위치된 상류 강수관(10) 및 하류 강수관(12)을 갖춘 강수관 구조를 도시한다.

미국 특허 제5,453,222호에는, 대체로 평면인 강수관 입구 벽이 반원추형 벽의 하부면을 따라 증기 터널을 형성하도록 반원추형으로 형성될 수 있다는 것도 제시되어 있다. 증기 터널은 증기 흐름에 수평 유동 벡터를 부여하고 증기 흐름으로부터의 액체의 이탈을 용이하게 한다. 도2 및 도3은 미국 특허 제5,453,222호에 설명된 강수관(18)이 반원추형 입구 벽(20)을 갖는 트레이(16)를 도시한다. 하부 트레이(26) 상의 액체 수용 홈(24) 내에 위치된 통기 챔버(22)는 증기가 반원추형 강수관 입구 벽(20)에 의해 형성된 상부에 놓인 증기 터널(28)을 통한 상향 통로를 향해 챔버(22)를 통해 유동하는 것을 허용한다.

전술한 미국 특허 제5,213,719호에 개시된 이중 강수관에 의해 제공된 장점과 전술한 미국 특허 제5,453,222호에 개시된 반원추형 입구 벽을 갖는 강수관에 의해 제공된 장점을 조합하는 것이 바람직하다. 그러나, 상류 강수관이 비교적 짧은 수직 치수를 필요로 하고, 따라서 증기 터널 내로 하향 돌출되지 않고 증기 터널을 통한 증기의 요구되는 유동을 방해하지 않기 때문에 그러한 조합으로부터 몇몇 문제점이 야기된다. 비교적 짧은 상류 강수관이 사용될 경우에, 하류 강수관의 바닥으로부터 유출되는 액체는 증기 터널을 따라 유동하는 증기 흐름 내로 직접 방출된다. 증기 흐름의 운동은 방출되는 액체가 강수관으로부터 그리고 트레이를 가로질러 멀리 이동하게 한다. 액체가 증기를 통해 이동하는 것과 같이 그러한 분출하는 액체에서 발생하는 증기-액체의 접촉 및 에너지/물질의 교환이 요구되는 바와 같이 양호하지 않다. 또한, 분출된 액체는 트레이 데크의 일부를 우회하고, 액체가 트레이 데크를 완전히 가로질러 유동한다면 다른 방식으로 발생하는 기액 상호 작용을 겪지 않는다. 따라서, 이러한 효과를 최소화하거나 제거하는 것이 바람직하다.

상류 강수관의 사용 결과로서 발생할 수 있는 다른 문제점은 낮은 유동 상태에서 하류 강수관 또는 주요 강수관으로부터의 액체 유동이 고갈될 수 있다는 것이다. 이러한 효과의 다른 결과는 하류 강수관을 통해 유동하는 액체가 너무 적고 요구되지 않은 강수관으로의 증기 진입을 막는 강수관의 바닥 영역에서의 액체 밀봉이 손실될 수 있다. 액체 밀봉의 손실은 증기가 강수관을 통해 상향으로 유동하게 하고, 상부에 놓인 트레이 상의 액체와의 상호 작용부를 우회하게 한다. 그러한 효과가 발생할 가능성이 전체로서 취해진 원주의 작동 가요성을 감소시킨다.

작은 수직 연장부의 상류 강수관을 사용함으로 인한 추가의 바람직하지 않은 결과는 상류 강수관의 바닥으로부터 나오는 액체가 트레이 데크로 수직 하향의 자유 낙하하는 것이다. 낙하하는 액체의 큰 운동량은 액체가 트레이를 아래로 타격할 때 압력으로 변하고 충돌 영역에서 증기 유동을 부분적으로 저하시켜서, 결과적으로 액체를 트레이 데크의 그 지점에서 증기 개구를 통하여 흘러나오게 한다.

짧은 수직 연장부의 상류 강수관을 이용한 전술된 바람직하지 않은 결과가 증기 터널 구조체를 이용하는 강수관 시스템과 관련하여 설명되는 한편, 본 기술 분야의 숙련자는 비록 증기 터널이 없어도 상류 강수관이 약간의 수직 연장부일 때 이러한 바람직하지 않은 결과가 일어날 수 있다는 것을 인식할 것이다. 따라서, 이중 강수관 시스템에서의 이들 단점을 극복하는 것이 바람직하다.

본 발명은 물질 전달 및 열 교환 칼럼에 관한 것으로 특히, 이러한 칼럼에 사용되는 기액 접촉 트레이와 함께 사용되는 강수관에 관한 것이다.

첨부 도면은 명세서의 일부를 형성하고 그와 관련하여 읽혀지고 다양한 관점에서 동일한 부호가 동일한 부분을 나타내는데 사용된다.

도1은 미국 특허 제5,213,719호에 설명된 형태의 이중 강수관을 갖는 기액 접촉 트레이를 사용한 종래의 물질 전달 칼럼의 부분 단면 사시도이다.

도2는 미국 특허 제5,453,222호에 모두가 설명된 바와 같이, 증기의 상향 유동을 용이하게 하도록 증기 터널을 형성하는 절두원추 또는 반원추 벽을 갖는 강수관이 구비된 기액 접촉 트레이를 사용한 종래의 물질 전달 칼럼의 부분 단면 사시도이다.

도3은 증기 및 액체의 유동 패턴을 도시하는 도2에 도시된 종래 접촉 트레이의 종단면을 취하여 확대한 부분측단면도이다.

도4는 본 발명에 따라서 구성된 단일 통과 트레이를 포함하고 평면인 하류 입구벽을 갖는 칼럼의 부분단면사시도이다.

도5는 도4의 선 5-5를 따라 종단면을 취한 도4의 한 개의 트레이를 도시한 부분측단면도이다.

도6은 도5에 도시된 것과 유사한 부분측단면도이나, 단일 통과 트레이의 다른 실시예를 도시한 도면이다.

도7은 반원추형인 강수관의 입구벽을 갖는 단일 통과 트레이의 다른 실시예를 도시한 부분측단면도이다.

도8은 구성에 있어서 다수 부분의 현(弦) 형상인 경사진 강수관 입구벽을 갖는 단일 통과 트레이의 또 다른 실시예를 도시한 부분평단면도이다.

도9는 도5에 도시된 것과 유사한 부분측단면도이나, 2개 통로 트레이의 중심 강수관 부분을 도시한 도면이다.

본 발명의 목적은 강수관의 영역에서 원하는 증기 유동 패턴을 완전히 차단하지 않고 강수관의 상류부로부터 배출된 액체를 적어도 부분적으로 차폐할 수 있어서 증기 유동이 배출된 액체를 강수관으로부터 멀리 운반시키지 않아서 그에 의해 강수관의 인접부에서 원하는 기액 상호 작용을 방해하는 방법으로 구성된 이중 강수관을 갖는 기액 접촉 트레이를 구비하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 원하는 증기 유동 패턴을 완전히 차단하지 않고, 액체가 강수관의 상류부 내에 축적되고 낮은 액체 유동 조건에서도 강수관의 하류부 내로 유동하도록 강수관의 상류부가 액체의 유동을 막아서, 그에 의해 강수관의 하류부를 통하여 상향 증기 유동을 방해하는 데 필요한 액체 밀봉을 생성시키는 이중 강수관을 구비하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 원하는 증기 유동 패턴을 완전히 차단하지 않고 액체의 하향 운동의 결과로 트레이 데크 상의 증기 유동 개구를 통하여 액체가 흘러나오는 일을 감소시키기 위하여 액체의 하향 운동을 중단시키는 방법으로 하부 트레이 데크의 표면 근처로 액체를 배출할 수 있는 서술된 바와 같은 이중 강수관을 구비하는 것이다.

본 발명의 이들 및 다른 관련된 목적을 달성하기 위하여, 기액 접촉 트레이가 구비되는 데, 트레이 데크로서 그의 상부 표면으로부터 액체를 제거하기 위한 구멍과 상부 표면 상의 액체와 상호 작용하도록 트레이 데크를 통하여 증기가 상향 유동하도록 허용하는 다수의 개구를 갖는 트레이 데크를 포함한다. 상류 강수관이 구비되는 데, 이는 트레이 데크의 상기 구멍에서 하향 연장되고, 트레이 데크로부터 상기 구멍으로 들어가는 액체의 적어도 일부를 수용하기 위한 상단부에 있는 입구와 상기 액체 부분의 적어도 일부가 상류 강수관으로 나가게 되는 하부 배출 출구를 갖는다. 하류 강수관이 또한 구비되는 데, 이는 상기 트레이 데크의 구멍에서 하향 연장되고 액체의 제2 부분이 하류 강수관으로 나오게 되는 하부 배출 출구를 갖는다. 격벽은 상류 및 하류 강수관 길이의 적어도 일부를 따라서 하류 강수관을 상류 강수관으로부터 분리하고, 입구벽은 격벽 쪽으로 하향 경사져서 상류 강수관의 일부를 형성한다.

다른 태양에서, 본 발명은 기액 상호 작용을 용이하게 하도록 기액 접촉 트레이를 이용하는 방법에 관한 것이다. 경사진 상류 강수관은 액체가 트레이 데크를 타격하는 수직력을 감소시키도록 하류 강수관의 방향으로 액체를 배출하여, 하류 강수관으로부터의 배출과 액체가 혼합하는 것을 용이하게 하고, 하류 강수관의 배출 출구 내로 증기의 유입을 방해한다.

이제, 보다 상세한 도면으로 돌아가서, 물질 전달 또는 열 교환 칼럼은 부호 30에 의해 표시되고 다수의 기액 접촉 트레이(36)가 포함되는 개방 내부 영역(34)을 형성하는 직립 원통형 셸(32)을 포함한다. 칼럼(30)은 분류물을 얻기 위하여 액체 흐름, 선택적으로는 증기 흐름을 처리하기 위하여 사용되는 형태이다. 비록 칼럼(30)이 원통형 형상으로 도시되어 있어도, 다각형을 포함하는 다른 형상이 사용될 수 있다. 칼럼(30)은 특정 응용예에 대해서 선택된 어떤 적절한 직경 및 높이일 수 있고, 어떤 적절한 강성 재료로 구성될 수 있다.

하나 이상의 액체 흐름은 통상의 특성 때문에 도면에 도시되지 않은 오버헤드 역류 복귀선과 측면 흐름 공급선을 통하여 칼럼(30)으로 향하게될 수 있다. 유사하게, 하나 이상의 증기 흐름은 (도시되지 않은) 측면 흐름 공급선을 통하여 칼럼에 충전될 수 있거나 또는 칼럼(30) 내에 생성될 수 있다. 충진 베드, 액체 분배기 및 수집기, 리보일러, 응축기 등과 같은 물질 전달 칼럼의 다른 종래 태양은 도시되지 않았으나, 칼럼을 통하여 역류 관계로 유동할 때 액체 및 증기의 원하는 처리를 수행하도록 칼럼(30) 내에 포함될 수 있다.

기액 접촉 트레이(36)는 칼럼(30)의 내부 영역(34) 내에 수직으로 이격된 상태로 위치되고 칼럼(30)의 내부 표면 상에 장착된 지지 링(38)과 선택적으로는 브라켓(39)에 의해 수평 방향으로 지지된다. 각각의 트레이(36)는 트레이 데크(40)를 포함하는 데, 트레이 데크(40)는 액체가 트레이 데크(40) 상으로 도입되는 입구 단부(42)와 액체가 데크의 구멍(46)을 통하여 트레이 데크로부터 제거되는 출구 단부(44)를 갖는다. 개구(47)는 "능동 영역"으로 알려진 트레이 데크의 부분을 가로질러 균일하게 분포된다. 개구(47)는 증기가 트레이 데크를 통하여 지나가는 것을 허용하고 데크의 상부 표면을 가로질러 유동하는 액체와 상호 작용을 한다. 개구(47)는 구멍, 밸브 구조체 또는 다른 종래의 아주 작은 트레이 개구를 포함할 수 있고, 트레이(36)가 사용될 특정 작동 조건을 위한 크기, 형태 및 분포를 갖는다. 개구(47)는 트레이 데크(40)의 입구 단부(42)의 부분을 수용하는 액체로부터 전형적으로 생략되지만, 만일 원한다면 존재할 수도 있다.

적어도 하나의, 바람직하게는 다수의 트레이(36)는 트레이 데크(40)의 출구 단부(44)에서 구멍(46) 내에 위치된 상류 강수관(48)과 트레이 데크 구멍(46) 내의 상류 강수관에 인접하고 그로부터 하류에 위치된 하류 강수관(50)을 포함한다. 강수관(48, 50)은 하부 트레이 쪽으로 소정의 거리만큼 트레이 데크 아래에 하향 연장된다. 격벽(52)은 상류 및 하류 강수관(48, 50)을 그들 길이의 적어도 일부를 따라서 분리하고 하류 강수관을 위한 입구벽(53a)의 적어도 일부와 상류 강수관을 위한 하류벽(53b)의 적어도 일부를 형성한다. 격벽(52)은 양 강수관들을 위한 공통벽으로 역할을 하는 단일벽일 수 있고, 만일 원한다면 강수관들이 이격되는 것을 허용하는 이격된 이중벽일 수 있다. 또한, 상류 강수관(48)은 하류 강수관(50)용 입구벽(53a)과 격벽(52)의 방향으로 바람직하게는 하향 경사진 입구벽(54)에 의해 부분적으로 형성된다. 강수관의 나머지 벽들은 칼럼 셸(32)에 의해 형성되지만, 원한다면 분리벽들이 사용될 수 있다.

상류 및 하류 강수관(48, 50)은 액체를 트레이 데크(40)의 출구 단부(44)로부터 제거하도록 함께 작동하고 이를 하부 트레이 데크의 입구 단부(42)로 하향하도록 한다. 양 강수관(48, 50)은 액체가 하향 통로용 강수관의 개방 상부로 들어가게 하는 상부 입구(56, 58)를 각각 갖고, 액체가 하부 트레이 데크(40)의 입구 단부(42)의 액체 수용부로 들어가게 하는 하부 배출 출구(60, 62)를 각각 갖는다. 배출 출구(60, 62)는 바람직하게는 하부 트레이 데크(40) 상의 액체 수준에 또는 약간 아래에 위치된다. 출구(60, 62)와 하부 트레이 데크 사이의 수직 공간은 도5 및 도7에 도시된 바와 같을 수 있다. 그와 달리, 하류 강수관의 배출 출구(62)는 상류 강수관의 배출 출구(60)의 위로 그리고 도6에 도시된 바와 같은 하부 트레이 데크 상의 액체 수준 위로 이격될 수 있고, 또는 상류 강수관의 출구(60)가 하류 강수관의 배출 출구(62) 위에 위치될 수 있다.

본 발명에 따라서, 상류 강수관(48)의 입구벽(54)은 하류 강수관의 입구벽(53a)의 방향으로 하향 경사져 있다. 그러나, 바람직하게는 입구벽(53a)은 선택적으로 상류 강수관의 입구벽(54)과 동일한 방향으로 경사져 있다. 이러한 방법으로 입구벽(53a, 54)의 경사는 상부 입구(56, 58)에 관하여 강수관의 배출 출구(60, 62)의 전체 수평 단면적을 감소시키고, 그에 의해 하부 트레이 데크(40)의 입구 단부(42) 상의 액체 수용 영역의 크기를 감소시키고, 트레이 데크 위의 증기 유동을 위한 더 넓은 영역 및 더 큰 능동 영역을 허용한다. 출구(60, 62)의 감소된 단면적은 또한 상류 강수관이 하류 강수관(50) 트레이 데크(40) 바로 위에서 하향 연장되는 것을 허용하여 유출 액체가 증기 흐름으로부터 차폐되어 트레이를 가로질러 불어 날리지 않는다. 특히, 배출 출구(60, 62)의 감소된 단면적과 조합하여 상류 강수관(48)의 연장된 길이는 유출 액체가 하부 트레이 데크(40)의 입구 단부(42) 상의 천공되지 않은 액체 수용 영역 상에 직접 운반되는 것을 허용하고, 그에 의해 액체가 증기 유동을 저하시키고 트레이 데크(40)를 통하여 액체가 흘러나오게 하는 기회를 감소시킨다. 또한, 상류 강수관 입구벽(54)의 경사는 액체가 트레이 데크(40) 상에 직접 하향으로보다 오히려 하류 강수관(50)의 방향으로 실제의 운동량 벡터를 가지고 배출되게 한다. 이러한 방향성 배출은 양 강수관들로부터 배출된 액체의 혼합을 용이하게 하고 바람직하지 않은 증기 유입으로부터 하류 강수관의 배출 출구(62)를, 특히 낮은 액체 유동 조건에서, 차폐하는 액체 칸막이를 형성할 수 있다.

강수관의 입구벽(53a, 54)이 동일한 각으로 경사져 있을 때 하류 강수관의 배출 출구(62)만이 상부 입구(58)보다 더 작은 단면적을 가질 것이나, 그럼에도 불구하고 양 출구(60, 62)의 전체 면적은 입구(56, 58)의 전체 면적보다 적을 것이라는 것을 인식할 것이다. 그러나, 바람직하게는 상류 강수관의 입구벽(54)의 경사각은 하류 강수관의 입구벽(53a)보다 더 커서 상류 강수관의 출구(60)는 또한 입구(56)보다 더 작은 단면적을 가질 것이다. 상류 강수관용 단면적에서의 이러한 감소는 상류 강수관 내의 액체의 축적을 용이하게 하도록 상류 강수관(48)을 통하여 액체의 하향 유동을 막는 추가의 장점을 제공한다.

강수관의 입구벽(53a, 54)은 도4 내지 도6에 도시된 바와 같은 평면, 도7에 도시된 바와 같은 반원추형, 굴곡형, 또는 도8에 도시된 바와 같은 다수 부분의 현 형태일 수 있다. 수직 평면의 하류 강수관의 벽(53a)과 경사진 평면 상류 강수관의 벽(54)과 같이 다른 형상 및 조합이 가능하다. 이는 본 발명의 범위에 의해 그리고 그 범위 내에서 고려된다.

만일 원한다면, 선택적인 천공판(64)은 도6에 도시된 바와 같이 하류 강수관(50)의 배출 출구(60)를 폐쇄한다. 판(64)은 개구, 구멍, 슬롯, 방향성 방열공, 또는 다른 원하는 형상으로 천공될 수 있다. 그와 달리, 판(64)은 다수의 겹쳐진 판 부분들로 구성될 수 있는데 판 부분들은 이들 사이의 간격에 다수의 배출 개구를 형성한다.

도6 및 도7에 도시된 바와 같이, 상류 강수관의 배출 출구(60) 아래에 하향 연장된 선택적인 L-형상의 후드 또는 편향기(deflector; 68)가 원한다면 구비될 수 있다. 편향기(68)의 수평 연장부(70)는 배출 출구(60)와 정렬되고, 배출 출구(60)로부터 나온 액체의 사실상 일부 또는 모두의 수직 하향 운동을 편향시키도록 크기가 정해진다. 이러한 방법으로 낙하하는 액체를 편향시킴으로써, 액체가 트레이를 아래로 타격하는 힘은 감소되고, 액체는 트레이 데크 내의 그 지점에서 증기 개구를 통하여 흐를 것 같이 적다. 편향기(68)의 수직 연장부(72)는 배출된 액체를 널리 퍼져있는 증기 유동으로부터 차폐하도록 위치되고, 그에 의해 증기가 트레이를 가로질러 액체를 불어 날리게 하는 기회를 감소시키고 트레이 데크의 일부를 따라서 증기 상호 작용을 회피한다. 수직부(72)는 배출 출구들(60, 62) 사이에 위치될 수 있고 격벽(52)의 하향 연장부에 의해 형성될 수 있다. 그와 달리, 편향기(68)의 수직부(72)는 출구(60)의 대향 측부 상에 위치될 수 있고 상류 강수관의 입구벽(54)의 하향 연장부에 의해 형성될 수 있다.

배출된 액체를 증기 유동으로부터 차폐하고 배출된 증기의 하향 운동을 중단시키는 목표가 도6 및 도7에 도시된 L-형상의 편향기 대신 굴곡된 다수 부분의 또는 다른 형상의 편향기를 사용하여 달성되는 것은 인식될 수 있다. 더욱이, 편향기(68)의 수직부(72)는 배출 출구(60)가 하부 트레이 데크(40)에 충분히 인접하고 있는 이들 적용예와 같이 생략될 수 있어서 액체는 하류 강수관의 배출 출구(62)로부터 유동하는 액체 흐름으로 직접 배출된다. 또한, 편향기(68)의 수평부(70)는 수직부(72)와는 별도로 형성될 수 있고 칼럼 셸(30), 하부 트레이 데크(40), 또는 다른 내부 부품에 부착된 브라켓에 의해 지지된다. 전술된 변형들은 본 발명의 범위에 의해 그리고 그 범위 내에서 고려된다.

둑(74)은 강수관의 입구(56, 58)를 분리하고 액체가 둑을 넘쳐흘러서 하류 강수관(50)으로 유입되기 전에 트레이 데크(40) 상의 소정의 깊이로 축적되고 상류 강수관(48)에 충전되게 한다. 그와 달리, 둑(74)은 트레이 데크(40)의 출구 단부(44)의 에지에 위치되거나 또는 생략될 수 있어서 액체는 상류 강수관(48)의 입구(56)로 들어오도록 둑을 넘쳐흘러야만 한다. 추가의 변화에서, (도시되지 않은) 오리피스는 상류 강수관(48) 내의 액체의 일부가 하류 강수관(50) 내로 유동하는 것을 허용하도록 격벽(52)에 위치될 수 있다.

작동시, 액체는 트레이 데크(40)의 입구 단부(42)로부터 출구 단부(44)로 유동하고, 액체의 적어도 제1 부분은 상류 강수관(48)의 입구(56)로 들어간다. 액체의 제1 부분의 적어도 얼마만큼은 상류 강수관(48)을 통하여 하향으로 운반되고 출구(60)를 통하여 하부 트레이 데크 상에 배출된다. 유리하게는, 액체는 액체 혼합을 용이하게 하고, 액체의 하향 운동량을 감소시키고, 그리고 증기 유입으로부터 하류 강수관의 배출 출구(62)를 차폐하기 위하여 하류 강수관의 방향으로 상당한 운동량 벡터를 가지고 배출된다. 선택적으로, 상류 강수관(48)의 액체의 제1 부분의 얼마만큼은 (도시되지 않은) 오리피스를 통하여 지나가서 하향 통과 및 하부 트레이 데크 상으로의 배출을 위해 하류 강수관(50)으로 들어간다. 액체의 유속이 충분한 수준까지 증가하면, 둑(74)은 액체가 트레이 데크 상에 축적되도록 하여, 궁극적으로 액체의 제2 부분이 둑(74)을 넘쳐흘러서 하류 강수관으로 들어가도록 한다. 액체가 축적되고 트레이 데크를 가로질러 유동하기 때문에, 증기는 트레이 데크의 개구(47)를 통하여 상방으로 지나가고 트레이 데크 상에서 액체와 상호 작용을 한다.

경사진 상류 강수관(48)은 만일 수직 하향으로 연장되면 유용한 것보다 기액 상호 작용 및 증기 유동을 위한 트레이 위에 더 큰 면적을 제공하는 것을 알 수 있다. 상류 강수관(48)이 하부 트레이 상의 액체 수준으로 하향 연장하기 때문에, 이는 증기 유동이 배출된 액체를 트레이 데크로부터 멀리 운반하지 않고 그에 의해 트레이 데크 상에 원하는 기액 상호 작용을 방해한다. 더욱이, 경사진 입구벽(54)은 액체의 하향 운동을 중지시키고 후방 운동을 제공하여 이러한 하향 운동의 결과로서 트레이 데크 상의 증기 유동 개구를 통하여 액체가 흘러나오는 일을 감소시키고 하류 강수관(50) 내로 증기 유입을 방해하는 액체 칸막이를 생성한다. 또한, 억제된 배출 출구(60)는 액체가 상류 강수관(48) 내에 축적되어 (도시되지 않은) 오리피스를 통하여 지나거나 또는 둑(74)을 넘쳐흘러서 하류 강수관(50)으로 들어갈 수 있어, 그에 의해 하류 강수관을 통한 상향 증기 유동을 방해하는 데 필요한 액체 밀봉을 용이하게 한다.

본 발명이 단일 통과 트레이에 관하여 서술되어 있는 반면, 본 발명은 2개 통로 트레이의 중심 강수관 부분이 도시된 도9에 설명된 바와 같은 다수의 통과 트레이와 함께 사용되기에 적합하도록 용이하게 구성될 수 있다. 이는 본 발명의 범위에 의해 그리고 그 범위 내에서 고려될 수 있다.

본 발명의 강수관이 액체 수용 영역을 통한 증기 유동을 허용하는 동안 제한하도록 설계된 다른 증기 유동 개구 또는 방열공 그리고/또는 상승된 액체 수용 영역과 같은 다른 트레이와의 조합으로 사용될 수 있음은 당연히 인식될 것이다.

전술된 것으로부터, 본 발명이 본 구조에 고유한 다른 장점과 함께 여기에서 설명된 모든 목적 및 목표를 얻기 위하여 적절히 구성된 것을 알 것이다.

어떤 특징 및 하위 조합이 사용되고 다른 특징 및 하위 조합들을 참고하지 않고 이용될 수 있음을 이해할 것이다. 이는 청구범위의 범위 내에 있고 그에 의해 고려된다.

Claims (26)

1. 트레이 데크로서 그의 상부 표면으로부터 액체를 제거하기 위한 구멍과 상부 표면 상의 액체와 상호 작용하도록 트레이 데크를 통하여 증기가 상향 유동하도록 허용하는 다수의 개구를 갖는 트레이 데크와,

   트레이 데크의 상기 구멍에서 하향 연장되고 트레이 데크로부터 상기 구멍으로 들어가는 액체의 적어도 일부를 수용하기 위한 상단부에 있는 입구를 갖는 적어도 하나의 상류 강수관과,

   상기 트레이 데크의 구멍에서 하향 연장된 하류 강수관과,

   상류 및 하류 강수관 길이의 적어도 일부를 따라서 하류 강수관을 상류 강수관으로부터 분리하는 격벽과,

   상기 격벽 쪽으로 하향 경사져서 상류 강수관의 일부를 형성하는 입구벽을 포함하며,

   상기 적어도 하나의 상류 강수관은 상기 액체 부분의 적어도 일부가 상류 강수관으로 나가게 되는 하부 배출 출구를 갖고, 하류 강수관은 액체의 제2 부분이 하류 강수관으로 나오게 되는 하부 배출 출구를 갖는 것을 특징으로 하는 기액 접촉 트레이.
2. 제1항에 있어서, 상기 격벽은 입구벽과 동일한 방향으로 하향 경사진 것을 특징으로 하는 기액 접촉 트레이.
3. 제1항에 있어서, 상기 격벽은 하류 강수관의 입구벽의 적어도 일부를 형성하고 상류 강수관의 입구벽과 동일한 방향으로 하향 경사진 것을 특징으로 하는 기액 접촉 트레이.
4. 제3항에 있어서, 상기 하류 강수관은 트레이 데크의 구멍에 상부 입구를 포함하고, 둑이 상기 구멍에 위치되어 상류 및 하류 강수관용 입구들을 분리하는 것을 특징으로 하는 기액 접촉 트레이.
5. 제5항에 있어서, 상류 강수관의 입구벽은 평면형, 굴곡형, 반원추형 및 다수 부분의 현 형태를 포함하는 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 기액 접촉 트레이.
6. 제6항에 있어서, 하류 강수관의 입구벽은 평면형, 굴곡형, 반원추형 및 다수 부분의 현 형태를 포함하는 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 기액 접촉 트레이.
7. 제6항에 있어서, 상기 하류 강수관의 하부 배출 출구는 상류 강수관의 하부 배출 출구 위에 위치되는 것을 특징으로 하는 기액 접촉 트레이.
8. 제1항에 있어서, 상기 상류 강수관으로부터 대향하는 하류 강수관의 측면 상의 구멍에 위치된 제2 상류 강수관을 포함하고, 제2 격벽은 하류 강수관을 제2 상류 강수관으로부터 그들 길이의 일부를 따라서 분리시키는 것을 특징으로 하는 기액 접촉 트레이.
9. 제1항에 있어서, 상류 및/또는 하류 강수관의 하부 배출 출구에 위치된 액체 유동 구멍을 포함하는 적어도 하나의 판을 포함하는 것을 특징으로 하는 기액 접촉 트레이.
10. 물질 전달 칼럼에 있어서,

    기체 및 액체 흐름의 유동에 개방된 내부 영역을 형성하는 외부 셸과,

    칼럼의 내부 영역 내에서 유동할 때 증기와 액체 사이의 접촉을 용이하게 하기 위하여 상기 개방 내부 영역 내에 위치되고 수평으로 배치되고 수직으로 이격된 다수의 트레이를 포함하고,

    상기 트레이들의 적어도 일부는, 트레이 데크로서 그의 상부 표면으로부터 액체를 제거하기 위한 구멍, 상부 표면 상의 액체와 상호 작용하도록 트레이 데크를 통하여 증기가 상향 유동하도록 허용하는 다수의 개구 및 트레이 데크 위로부터 액체를 수용하기 위한 입구 영역을 포함하는 트레이 데크와, 트레이 데크 내의 상기 구멍에서 하향 연장되고 트레이 데크로부터 상기 구멍으로 들어가는 액체의 적어도 일부를 수용하기 위한 상단부에 있는 입구를 갖는 적어도 하나의 상류 강수관과, 상기 트레이 데크의 구멍에서 하향 연장된 하류 강수관과, 상류 및 하류 강수관 길이의 적어도 일부를 따라서 하류 강수관을 상류 강수관으로부터 분리하는 격벽과, 상기 격벽 쪽으로 하향 경사져서 상류 강수관의 일부를 형성하는 입구벽을 포함하며, 상기 적어도 하나의 상류 강수관은 상기 액체 부분의 적어도 일부가 상류 강수관으로 나가게 되는 하부 배출 출구를 갖고, 하류 강수관은 액체의 제2 부분이 하류 강수관으로 나오게 되는 하부 배출 출구를 갖는 것을 특징으로 하는 물질 전달 칼럼.
11. 제10항에 있어서, 상류 강수관의 배출 출구는 상기 액체의 제1 부분의 적어도 일부가 하부 트레이 데크의 입구 영역 상으로 나오도록 위치되는 것을 특징으로 하는 물질 전달 칼럼.
12. 제10항에 있어서, 하부 트레이 데크의 입구 영역이 상기 개구를 포함하지 않는 것을 특징으로 하는 물질 전달 칼럼.
13. 제10항에 있어서, 하류 강수관으로 나오는 액체의 제2 부분은 트레이 데크의 구멍으로 들어가는 액체의 제1 부분의 다른 일부를 포함하는 것을특징으로 하는 물질 전달 칼럼.
14. 제10항에 있어서, 배출 출구로 나오는 상기 액체의 제1 부분의 적어도 일부의 하향 운동을 편향시키도록 상류 강수관의 배출 출구 아래에 위치된 적어도 하나의 편향기를 포함하는 것을 특징으로 하는 물질 전달 칼럼.
15. 제10항에 있어서, 상기 격벽은 입구벽과 동일한 방향으로 하향 경사진 것을 특징으로 하는 물질 전달 칼럼.
16. 제10항에 있어서, 상기 격벽은 하류 강수관의 입구벽의 적어도 일부를 형성하고 상기 입구벽과 동일한 방향으로 하향 경사진 것을 특징으로 하는 물질 전달 칼럼.
17. 제16항에 있어서, 상기 하류 강수관은 트레이 데크의 구멍에 상부 입구를 포함하고, 둑이 상기 구멍에 위치되어 상류 및 하류 강수관용 입구들을 분리하는 것을 특징으로 하는 물질 전달 칼럼.
18. 제17항에 있어서, 상류 강수관의 입구벽은 평면형, 굴곡형, 반원추형 및 다수 부분의 현 형태를 포함하는 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 물질 전달 칼럼.
19. 제18항에 있어서, 하류 강수관의 입구벽은 평면형, 굴곡형, 반원추형 및 다수 부분의 현 형태를 포함하는 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 물질 전달 칼럼.
20. 제19항에 있어서, 상기 하류 강수관의 하부 배출 출구는 상류 강수관의 하부 배출 출구 위에 위치되는 것을 특징으로 하는 물질 전달 칼럼.
21. 제10항에 있어서, 상기 상류 강수관으로부터 대향하는 하류 강수관의 측면 상의 구멍에 위치된 제2 상류 강수관을 포함하고, 제2 격벽은 하류 강수관을 제2 상류 강수관으로부터 그들 길이의 일부를 따라서 분리시키는 것을 특징으로 하는 물질 전달 칼럼.
22. 제10항에 있어서, 상류 및/또는 하류 강수관의 하부 배출 출구에 위치된 액체 유동 구멍을 포함하는 적어도 하나의 판을 포함하는 것을 특징으로 하는 물질 전달 칼럼.
23. 다수의 수직으로 이격된 기액 접촉 트레이들로서 상기 트레이들 중 적어도 한 개 트레이는 개구를 포함하는 트레이 데크와 상기 트레이 데크의 구멍에 위치된 상류 강수관 및 하류 강수관을 포함하고, 상기 상류 강수관은 하류 강수관 쪽 방향으로 하향 경사진 입구벽을 갖는 구성을 취하는 트레이들을 포함하는 물질 전달 칼럼 내에서 증기와 액체 흐름을 혼합하기 위한 방법에 있어서,

    (a) 액체 흐름을 상기 구멍 쪽으로 상기 한 개 트레이의 트레이 데크를 가로질러 유동시키는 단계와,

    (b) 적어도 액체 흐름의 제1 부분을 트레이 데크로부터 상기 구멍에서 상류 강수관의 입구 내로 향하게 하고 상기 액체 흐름의 제1 부분의 적어도 얼마만큼을 상류 강수관을 통하여 하향으로 지나가게 하는 단계와,

    (c) 액체 흐름의 제1 부분의 상기 적어도 얼마만큼을 상류 강수관으로부터 배출 출구를 통하여 하류 강수관 쪽 방향으로 배출시키는 단계와,

    (d) 트레이 데크로부터 적어도 액체 흐름의 제2 부분을 또는 상류 강수관으로부터 상기 액체 흐름의 제1 부분의 얼마만큼을 하류 강수관 내로 향하게 하여 하류 강수관을 통하여 하향으로 지나가게 하는 단계와,

    (e) 트레이 데크의 개구를 통하여 증기 흐름을 상향으로 지나가게 하여 증기 의 흐름을 트레이 데크 상의 액체 흐름과 상호 작용하도록 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
24. 제23항에 있어서, 상기 구멍에 둑을 위치시킴으로써 액체 흐름을 트레이 데크 상에 축적하게 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
25. 제23항에 있어서, 상기 배출 출구를 통하여 증기의 상향 유입을 방해하도록 액체 밀봉을 형성하기 위하여 상류 강수관 내에 상기 액체 흐름의 제1 부분의 상기 적어도 얼마만큼의 일부를 축적하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
26. 제25항에 있어서, 하류 강수관 내로 증기의 상향 유입을 방해하도록 액체 밀봉을 형성하기 위하여 트레이 데크로부터의 상기 액체 흐름의 제2 부분을 또는 상류 강수관으로부터의 상기 액체 흐름의 제1 부분의 상기 얼마만큼의 일부를 하류 강수관 내에 축적하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.