KR20040096603A - 유체 처리 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

유체 처리 장치는, 1 이상의 처리 구역 (2) 과, 상기 처리 구역내에 배치되고 액체와 가스의 분리 혼합물을 처리 구역 (2) 안으로 유입시키는 유체 유입 (3) 및 분리 장치를 포함한다. 이 유체 유입 장치 (3) 는 동축으로 배치된 일련의 원주방향 베인 (9A ~ 9E) 을 포함하고, 각각의 원주방향 베인은 실질적으로 축선방향으로 배향된 선단을 가진 차단부와 실질적으로 반경방향 외부로 연장하는 후단을 가진 편향부와의 사이에서 굴곡져서 연장하며, 유입 장치 (3) 의 중심축선 (A') 은 처리 구역 (2) 의 상방 연장 축선과 평행하거나 동축으로 연장한다. 본 발명은 또한 유체 유입 장치 (3) 와, 유체 유입 장치의 사용과, 유체 처리 방법에 관한 것이다.

Description

유체 처리 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR TREATING A FLUID}

화학 및 석유화학 산업에서, 액체와 증기의 혼합물이 처리 구역, 예를 들어 가스와 액체가 열을 교환하도록 대향류 접촉하는 인접한 처리 구역을 가진 수직 증류탑의 유입 처리 구역으로 유입되는 경우가 종종 있다. 이러한 증류탑의 일예는 분류탑, 예를 들어 EP-A-195 464 호에 기재된 바와 같은 진공 증류탑 및 컴팩트한 가스-액체 분리기가 있다.

이러한 증류탑에서, 정상 작동시 액체는 상부에서 하부로 하방으로 흐르는 반면, 가스는 하부에서 상부로 상방으로 흐른다. 명세서 및 청구항에서, "가스" 라는 말은 가스와 증기를 말한다. 이후에, 본 발명은 증류탑을 참조하여 설명될 것이지만, 본 발명은, 1 이상의 처리 구역과 이 처리 구역안으로 액체와 가스의 혼합물을 유입시키는 유체 유입 장치를 포함하는 어떠한 유체 처리 장치에도 사용될 수 있음을 이해해야 한다.

증류과정에서, 액체와 가스의 혼합물을 포함하는 유체는, 증류탑의 상부와하부 사이의 유입 구역에서 일반적으로 수직하게 배치된 원통형 증류탑으로 반경방향 내부로 유입된다. 대용량과 큰 처리량을 가진 설치물에서, 혼합물의 공급 속도는 일반적으로 매우 높고, 이러한 높은 공급 속도는 유체가 유입되는 증류탑의 단면에 걸쳐서 처리될 유체를 분포시키는데 불리하다.

사실, 특히 증류 과정에서, 가스상과 액체상이 유입 처리 구역의 증류탑으로 유입한 직후에 가능한 많이 분리되는 것이 바람직하고, 또한 예를 들어 단을 통과함으로써 각각의 상이 인접한 처리 구역으로 분리되어 유입되며 가능한 증류탑의 단면에 걸쳐서 분포되는 것이 바람직하다.

특정한 조치가 취해지지 않는다면, 그 후 공급물이 유입부 맞은편에 위치한 벽에 과도한 힘으로 부딪히기 때문에, 높은 공급 속도에서 증류탑으로 유입된 가스/액체 혼합물을 적절하게 분리할 수가 없어서, 증류탑에서 계속 상승하는 가스에는 대량의 액체상이 혼입될 수 있다. 또한, 혼입되지 않은 액체의 대부분은 유입부 맞은편의 증류탑의 벽 부근에서 하방으로 유동하기 때문에, 유입부 아래의 인접한 단에서 액체를 불균일하게 분포시킨다. 또한, 유입부 맞은편의 증류탑의 벽부는 액체/증기 혼합물의 강한 충격으로 급속하게 마모될 것이고, 따라서 증류탑의 벽을 보호하거나 보강하기 위해서 어떠한 조치가 취해져야 한다.

이러한 문제를 완화하기 위해서, GB 1 119 699 호에서는, 액체와 가스의 혼합물을 증류탑으로 유입시키고, 증류탑의 반경방향 내부로 연장하는 수평하게 배치된 중심축선을 따라서 차례로 배치된 일련의 베인을 포함하는 박스형 구성을 포함하는 유체 유입 장치를 개시하였다. 이러한 구성에서, 베인은 혼합물을유입 장치의 중심축선에 대하여 비스듬히 편향시키고, 이러한 유동 방향의 변화는 관성으로 인한 가스와 액체간의 제 1 분리를 유발한다. 처리 구역으로 유입된 후, 가스는 증류탑의 상방으로 흐르고, 증류탑의 상부에 공급된 액체와 추가로 접촉하게 된다. 베인으로부터 분리된 액체는 하방으로 유입 장치 아래의 가스/액체 접촉 단으로 하강한다.

공지된 유체 유입 장치가 크게 개량되었더라도, 이러한 유체 유입 장치는 유입 처리 구역에서 가스의 와류 유동을 유발한다. 이러한 와류 유동은 최대 공급율을 감소시키고 완전 증류에 필요한 증류탑의 높이를 증가시킨다.

본 발명은, 1 이상의 처리 구역 (treating zone) 과, 이 처리 구역내에 배치되고 액체와 가스의 혼합물을 처리 구역안으로 유입시키는 유체 유입 및 분리 장치를 포함하는 유체 처리 장치에 관한 것이다.

도 1 은 유입 처리 구역을 형성하는 수직하게 배치된 증류탑의 개략적인 단면도.

본 발명의 목적은, 액체와 가스의 혼합물을 처리 구역안으로 유입시키는 유체 유입부를 구비하고 유체를 처리하는 개선된 장치를 제공하는 것으로, 이 유입 처리 구역에서 유동의 와류가 크게 감소된다. 또한, 본 발명의 장치는, 축선을 가진 1 이상의 처리 구역과, 상기 처리 구역내에 배치되고 액체와 가스의 분리 혼합물을 처리 구역안으로 유입시키며 동축으로 배치된 일련의 원주방향 베인을 포함하는 유체 유입 및 분리 장치를 포함하고, 상기 각각의 원주방향 베인은 실질적으로 축선방향으로 배향된 선단을 가진 차단부와 실질적으로 반경방향 외부로 연장하는 후단을 가진 편향부와의 사이에서 유입 장치의 중심축선에 대하여 굴곡져서 연장하며, 유입 장치의 중심축선은 처리 구역의 축선과 평행하거나 동축으로 연장한다.

상기 구성으로, 액체와 가스의 혼합물을 포함하는 유체는, 공지된 유입 장치보다 유동 패턴을 덜 교란시키면서 처리 구역안으로 유입될 수 있다. 본 발명에 따른 유체 유입 장치에 있어서, 유체가 연속 베인에 의해 차단되고 반경방향 외부로 편향되어서, 가스를 중심축선에 대하여 외측방향으로 처리 구역에 균일하게 분포시킬 수 있고, 유동내의 액체 입자는, 관성력과 원심력에 의해 베인의 표면에 부딪혀서, 베인의 원주방향 후단으로부터 보다 많이 유착된 액체 유동으로서 베인으로부터 연속적으로 방출된다. 유체 유입 장치와 처리 구역의 축선을 일반적으로 수직하게 일렬로 배열함으로써, 처리 구역의 대칭성을 보다 잘 고려하여 유체를 유입시킬 수 있다.

적층된 원주방향 베인은, 가스와 액체 혼합물을 분리하는 기능과, 이 분리된 혼합물을 일반적으로 반경방향 외부로 유동하게 하는 2 가지 기능을 수행할 수 있고, 이로 인해 공지된 유입 장치에서 관찰되는 와류 유동을 방지할 수 있다. 따라서, 가스로부터 분리된 액체는 베인의 후단을 떠난 후 중력의 영향으로 하강할 것이다. 유입 장치에서 이루어지는 분리는 완전할 필요가 없음을 이해할 것이다. 종종 대부분의 액체와 가스가 분리되는 제 1 분리 (예분리) 를 달성하는 것으로 충분할 수 있지만, 어느 한 상에 다른 상이 어느 정도 혼입되어도 큰 문제는 없다.

원주방향 베인은, 일반적으로 일반화된 벨형이며 단부가 개방된 관형이고, 이 베인은 실질적으로 축선방향으로 배향된 선단을 가진 차단부와 실질적으로 반경방향 외부로 연장하는 후단을 가진 편향부와의 사이에서 유입 장치의 중심축선을 따라서 굴곡져서 연장한다. 베인의 수평 단면은 원형일 필요가 없고, 따라서일반화된 벨형상이 사용된다. 또한, 원주방향 베인은 이후에 간단히 베인이라고 할 것이다. 가스 유동의 균일한 분포를 보장하기 위해서, 베인은 바람직하게는 그 중심축선에 대하여 대칭적으로 배열되고, 특히 회전 대칭으로 배열된다.

원주방향 베인에 실질적으로 원통형인 차단부를 제공함으로써, 베인은 유동을 원활하게 차단할 수 있다. 연속 베인의 차단부는 그 직경이 감소하는 것이 바람직하다. 이렇게 하면, 유동은 동심층 (concentrical layers) 으로 분할될 수 있고, 각각의 동심층은 반경방향 외부로 편향된다.

연속 베인의 차단부는 이전의 베인안으로 들어가 있는 것이 바람직하다. 유입 장치의 유입 단부와 후단과의 축선방향 거리가 가장 짧은 베인을 상세한 설명부 및 청구항에서 제 1 베인이라고 할 것이다. 제 2 베인은 제 1 베인 다음에 있는 베인이며, 유입 단부와 후단과의 축선방향 거리가 가장 긴 마지막 베인까지 그러한 식으로 배열된다.

유리한 실시형태에 있어서, 베인의 선단은 중심축선을 따라서, 바람직하게는 일정한 거리로 이격된다. 이러한 방식으로, 베인은 동일한 기본 형상을 가질 수 있다. 다른 방법으로, 차단부는, 예를 들어 유체 유동 장치의 유입 단부에 있는 반경방향 유입면까지 각각 축선방향으로 연장할 수 있다. 반경방향 유입면은 정상 작동시 유입 단부에서의 유체 유동 방향을 가로지르는 수평면이다. 베인의 선단은 10 ~ 50°, 바람직하게는 20 ~ 40°, 특히 36 ~ 37° 의 상부각 (α) 을 가진 선형 원뿔을 따라서 유체 유입 장치의 유입 단부로부터 멀어지는 방향으로 수렴하고, 이 원뿔은 유입 장치의 중심축선과 동축으로 연장한다.

연속 베인의 편향부는 바람직하게는 동일한 간격으로 축선방향으로 이격되는 것이 유리하다. 연속 베인에 반경이 감소하는 후단을 제공함으로써, 가스 유동은 처리 구역의 반경을 따라서, 즉 처리 구역의 단면에 걸쳐서 보다 균일하게 분포될 수 있다.

실험에 의하면, 베인의 개수는 바람직하게는 2 ~ 10 개, 보다 바람직하게는 4 ~ 6 개, 특히 5 개이다.

바람직한 실시형태에 있어서, 유입 장치는 수직하게 배치된 증류탑에서 처리 구역의 중심 종축선과 동축으로 연장되어 있다. 유입 장치는 처리 구역을 한정하는 2 개의 수평 분리부 또는 단 사이에 배치되는 것이 유리하다. 하측 분리부는 증류탑의 바닥부일 수 있다.

실험에 의하면, 상기 구성에서 반경방향 최외측에 있는 제 1 베인에서 그 후단의 단면이 증류탑 직경의 약 20% 직경을 가진 원형 실린더의 단면보다 작은 것이 적절하고, 이 단면이 특히 가능한 작은 것이 바람직하다.

유체의 혼합물이 하단부에서 유입 장치안으로 유입할 때, 유동 분포를 더 개선시키기 위해서, 적어도 다수의 연속적인 후속 베인의 편향부가 다수의 연속적인 이전의 베인보다 축선방향 상방으로 후단 쪽으로 연장한다. 특히, 마지막 2 개 또는 3 개의 베인은 후단 쪽으로 상당히 축선방향 상방으로 연장할 수 있다. 이전의 베인은 후속의 베인보다 유입 장치의 유입 단부로부터 후단까지 더 짧은 축선방향 거리를 가진 베인이다.

본 발명에 따른 장치의 다른 유리한 실시형태는 첨부된 청구항에 기재되어있다.

본 발명에 따라서, 특히 액체와 가스의 예분리 혼합물을 전술한 항 중 어느 한 항에 따른 장치의 처리 구역안으로 유입시키고, 동축으로 배열된 일련의 원주방향 베인을 포함하는 유체 유입 장치를 제공하고, 각각의 원주방향 베인은 실질적으로 축선방향으로 배향된 선단을 가진 차단부와 실질적으로 반경방향 외부로 연장하는 후단을 가진 편향부 사이에서 유입 장치의 중심축선에 대하여 굴곡져서 연장한다.

또한, 본 발명은 액체와 가스의 혼합물을 예분리하고 이 예분리 혼합물을 처리 구역, 특히 본 발명에 따른 장치의 처리 구역안으로 유입시키기 위한 유체 유입 장치의 사용에 관한 것이다.

또한, 본 발명은 액체와 가스의 혼합물을 용기에 유입시키는 방법에 관한 것으로, 초기에 실질적으로 원통형인 유동을 동심층으로 분할함으로써 혼합물을 용기로 유입하며, 상기 동심층은 반경방향 외부로 편향된다. 각 층은 상이한 축선방향 위치로 유입된다. 이러한 방법에 있어서, 보다 반경방향 내부로 배치된 층은 보다 반경방향 외부로 배치된 층보다 적은 반경방향 편향 구성요소로 외부로 편향된다.

본 발명의 다른 바람직한 실시형태는 첨부된 청구항에 기재되어 있다.

본 발명은 도면을 참조하여 보다 자세히 설명될 것이다.

도면은 예시적인 실시형태만을 개략적으로 도시하였다. 도면에서, 동일하거나 대응하는 부분은 동일한 도면 부호로 도시하였다.

도 1 을 참조한다. 도 1 에서는 도시된 바와 같이 일반적으로 수직하게 배향되어 사용되는 증류탑 (1) 의 단면을 도시하였다. 증류탑은 수직한 종축선 (A) 과 실질적으로 원형의 수평 단면을 가진다. 증류탑 (1) 은, 이 증류탑 (1) 의 종축선 (A) 과 동축으로 있는 제 1 처리 구역 (2) 과, 이 처리 구역 (2) 내에 배치된 유체 유입 장치 (3) 를 포함한다. 제 1 처리 구역 (2) 은 증류탑 (1) 의 상단부와 하단부 사이의 중간에 배치되고, 상단부와 하단부의 위치는, 정상 작동시 증류탑을 통과하는 가스의 상향류 및 유체의 하향류를 각각 나타내는 화살표 (4, 5) 로 각각 도시되어 있다.

제 1 처리 구역 (2) 은, 증류탑의 상단부쪽으로 수평으로 배치된 제 1 가스 처리 단 (6) 에 의해 한정되고 증류탑의 하단부 (5) 쪽으로 수평으로 배치된 제 1 액체 단 (7) 에 의해 한정된다. 따라서, 유체 유입 장치 (3) 는 연속하는 두 단 (6, 7) 사이에 위치한다.

유체 유입 장치 (3) 는 5 개의 원주방향 베인 (9A ~ 9E) 을 포함한다. 이 실시형태의 원주방향 베인은 트럼펫 모양이며 원형 단면을 가진 링형 베인 (9A ~ 9E) 이다. 이 베인 (9A ~ 9E) 은, 증류탑 (1) 의 상방으로 연장하는 중심축선 (A) 과 동축으로 연장하는 중심축선 (A') 을 중심으로 동축으로 배치된다.유입 장치 (3) 는 이 유체 유입 장치 (3) 의 유입 단부 (10) 에 부착된 유입 노즐 (8) 과 유체 연통한다. 이 유입 노즐은 도면에서 보는 바와 같이 증류탑 (1) 의 측벽을 관통할 수 있지만, 증류탑 (1) 의 축선 (A) 을 따라서 연장할 수도 있다. 증류탑의 가스 분포에 악영향을 주지 않고 유입 배관의 굽힘부 바로 다음에 유입 장치가 설치될 수 있음을 발견하였다. 이렇게 되면, 예를 들어 유입 배관을 증류탑에 들어가기 전에 외부에서 증류탑에 부착시킬 수 있다. 이는, GB-A-11 19 699 호에 따른 장치로는 불가능하다.

베인은 중심축선 (A') 을 따라서 동일한 간격으로 차례차례 배치된다. 베인 (9A ~ 9E) 은, 유입부 (10) 쪽으로 향하는 실질적으로 축선방향으로 연장하는 선단 (15A ~ 15E) 을 가진 실질적으로 원통형인 차단부 (11A ~ 11E) 와, 실질적으로 반경방향 외부로 연장하는 후단 (16A ~ 16E) 을 가진 편향부 (12A ~ 12E) 와의 사이에서 굴곡져서 연장한다. 실질적으로 축선방향으로 연장하는 선단을 가진 실질적으로 원통형인 차단부는, 축선 (A') 에 대하여 약 20°미만, 바람직하게는 약 10°미만, 보다 바람직하게는 약 5°미만의 각을 형성하고, 이 차단부는 정상 작동시 유체 유동 방향으로 일정한 직경 또는 확대되는 직경을 가지는 것이 바람직하다. 연속 베인 (9A ~ 9E) 의 차단부 (11A ~ 11E) 는, 감소하는 직경 (Da ~ De) (여기서 도면의 명확성을 위해 Da 만이 도시되었음) 을 각각 가지고, 중심 축선 (A) 을 따라서 일정한 간격으로 차례로 배치되며, 연속 베인의 차단부가 이전의 베인안으로 들어가도록, 예를 들어 베인 (9C) 의 차단부 (11C) 가 베인 (9B) 안으로 연장하도록 배치된다. 차단부 (11A ~ 11E) 의 선단 (15A ~ 15E)은 상부각 (α=20°) 을 가진 선형의 원뿔 표면을 따라서 수렴하도록 배치된다. 제 1 베인 (9A) 의 차단부 (11A) 의 직경 (Da) 은, 유체 유입 장치 (3) 의 유입 외경을 한정하고, 처리 구역에서 증류탑의 내경 (D) 에 대하여 0.133 의 비를 가진다.

베인의 편향부는 완전 수평 방향으로 될 때까지 반경방향 외부로 연장할 수 있지만, 베인의 일부 또는 전체가 그 후단에서의 편향부와 수평면 사이에서 각을 형성하는 것이 바람직하고, 이 각은 후단이 유입 단부로부터 멀어지는 방향으로 향하도록 0°~ 90°이다. 이는, 도면에 도시된 배향에서는 상향 각이다. 보다 바람직하게는, 보다 중심에 배치된 베인은 그 후단, 예를 들어 후단 (16D, 16E) 에서 상향각을 형성한다. 베인의 후단의 수평면에 대한 상기 각은 0°~ 85°인 것이 바람직하고, 단일 베인의 각은 유체 유입 장치의 선행 (다음의 더 큰) 베인의 각보다 더 크거나 또는 동일한 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는, 가장 중심에 배치된 베인, 즉 마지막 베인 (9E) 은 50°~ 85°, 가장 바람직하게는 약 80°의 각을 가진다. 전술한 바와 같이 더 큰 각을 가진 베인은 도 1 에 도시된 바와 같이 클립되는 것이 바람직하고 이에 대해서는 이후에 설명하도록 한다.

베인은 로드 (13) 상에서 지지된다. 다른 방법으로, 예를 들어 베인의 차단부가 동축의 다발로 연장하는 실시형태에서, 베인은 반경방향으로 연장하는 리브에 의해 연결될 수 있다. 또한, 축선방향 로드상에서 베인을 지지할 수 있지만 일반적으로 필요한 것은 아니다.

베인 (9A ~ 9E) 은 실질적으로 동일한 기본 형상으로 되어 있다. 축선방향 상방향의 최상단의 2 개의 베인, 즉 2 개의 후방 베인 (9D, 9E) 은 클립되거나 트립되는데, 즉 2 개의 후방 베인은 처음 3 개의 하부 전방 베인 (9A ~ 9C) 보다 상대적으로 더 짧은 길이로 연장한다. 이렇게 해서, 최상단의 2 개의 베인 (9D, 9E) 은, 3 개의 전방 베인 (9A ~ 9C) 에 비하여, 점점 축선방향 상방으로 후단 (16D, 16E) 쪽으로 연장한다. 베인은 차단부의 하부 가장자리로부터 시작되는 전체 베인 (9A ~ 9C) 의 길이에 대하여 0.4 ~ 0.5, 바람직하게는 0.48 의 길이비로 클립된다. 연속 베인 (9A ~ 9E) 의 편향부 (12A ~ 12E) 의 직경은 반경방향으로 감소한다.

베인은 유체가 대량의 유량으로 유입 장치를 통과할 수 있도록 연속 베인 사이의 유체 유동의 방해를 최소화하는 표면을 가지는 것이 바람직하다. 베인의 내부 및/또는 외부 표면에는 베인 사이의 환상의 공간의 유입 단면을 실질적으로 감소시키는 방해물이 없는 것이 바람직하다.

바람직하게는, 가장 중심에 배치된 베인 (9E) 의 후단 (16E) 에 의해 형성된 원형의 출구는 (부분적으로) 밀폐된다 (도 1 에서는 도시하지 않음). 보다 바람직하게는, 상기 유체 유입 장치의 바로 위에서 가스 재순환을 최소화하기 위해서 작은 개구부가 있다. 이 개구부의 면적은 후단 (16E) 에 의해 형성된 상기 원형 출구의 전체 면적의 최대 25% 인 것이 바람직하다. 가장 중심에 배치된 베인이 그 후단과 수평면 사이가 50 ~ 85°의 각을 가진 클립된 베인일 때, 상기 밀폐된 또는 부분적으로 밀폐된 출구가 배열되는 것이 바람직하다.

화살표 (F) 로 도시된 바와 같이 액체와 가스의 혼합물을 포함하는 유체는, 노즐 (8) 에 의해 유체 유입 장치의 유입 단부 (10) 를 통과하여 실질적으로 원통형 유동으로서 상방으로 처리 구역 (2) 안으로 유입된다. 베인 (9A ~ 9E) 의 차단부 (11A ~ 11E) 의 연속 선단 (15A ~ 15E) 은 이 유동을 동심층으로 분할한다. 동심층은 연속 편향부 (12A ~ 12E) 에 의해 반경방향 외부로 연속적으로 편향된다. 인접한 베인들은 유체 유동을 중심축선 (A, A') 에 대하여 반경방향 외부로 전향시키는 덕트를 형성한다. 액체는, 관성으로 인해 베인의 편향 구역과 부딪혀서 반경방향 외부로 증류탑의 벽쪽으로 흐른다. 가스는 반경방향 외부로 증류탑 (1) 의 내벽쪽으로 흐른다. 연속 베인의 후단의 직경이 감소함에 따라, 보다 반경방향 내측에 있는 유입 유동의 일부는 보다 반경방향 외측에 있는 원통형 유동의 일부보다 반경방향 외측으로 덜 퍼지게 된다. 또한, 원통형 유동의 보다 반경방향 내측에 있는 층은 반경방향 외측에 있는 층들보다 더 축선방향 상방으로 편향되고, 이리하여 가스 유동은 제 1 처리 구역 (2) 에 균일하게 분포하게 된다.

본 발명은 도면에 도시된 바람직한 실시형태에만 한정되지 않음은 명확하다. 특히, 처리 구역은 다수의 유체 유입 장치를 포함할 수 있고, 각각의 유체 유입 장치는 처리 구역의 상향 중심축선에 평행하게 연장하는 중심축선을 가질 수 있다. 특히, 이러한 방식으로, 자체 중심축선을 가진 다수의 유체 유입 장치는 처리 구역의 상향 주축선을 따라서 연장하는 선택적인 유체 유입 장치를 중심으로 배치될 수 있다. 또한, 상단 베인의 차단부는, 직접적인 축선방향 상향류가 차단되도록 밀폐된 가시 (closed thorn) 로서 형성될 수 있다. 베인 개수는 많게는,예를 들어 10 개일 수 있고 또는 적게는, 예를 들면 3 개일 수 있다. 일반화된 벨 형상의 원주방향 베인의 수평 단면은 원형이 아닌, 예를 들어 난형, 별형, 다각형, 직사각형, 또는 정사각형일 수 있고 또는 원에 겹쳐진 파선 (waved line) 에 의해 정해진 단면일 수 있다. 하지만, 링형 베인이 그 중심축선에 대하여 대칭인 것이 바람직하다. 또한, 유체 유입 장치는 도 1 과 비교하여 거꾸로 배열될 수 있고, 따라서 유입 단부가 상단부에 있으며 베인은 하방으로 넓어진다.

본 발명은 가스와 액체가 대향류 접촉하는 증류탑에도 유리하게 적용할 수 있다. 예를 들어, 이러한 증류탑은 분류, 예를 증류 또는 가스 처리에 사용된다. 실제 적용에 따라서, 가스-액체 혼합물은 이러한 증류탑에서 상이한 축선방향 위치에 유입될 필요가 있다. 본 발명에 따른 유체 유입 장치는 1 이상의 상이한 위치에서 사용될 수 있다. 일가능성으로서는 증류탑에 중심 공급구를 형성할 수 있는 것이다. 다른 가능성으로서는 증류탑의 바닥에 모인 액체를 가열하는 리보일러 (reboiler) 로부터의 방출물로서 수용된 가스-액체 혼합물의 유입부를 형성할 수 있는 것이다. 리보일러의 방출물은 일반적으로 증류탑의 하부로 재유입된다. 세번째 가능성으로서는 상단 생성물의 응축물로부터 수용된 환류 (reflux) 흐름의 유입부를 형성할 수 있는 것이고, 이 환류 흐름은 일반적으로 증류탑의 상부로 재유입된다.

상기 실시형태는 첨부된 청구항에서 한정된 바와 같이 본 발명의 관점내에 있다.

Claims (22)

1. 축선을 가진 1 이상의 처리 구역과, 상기 처리 구역내에 배치되고 액체와 가스의 분리 혼합물을 처리 구역안으로 유입시키며 동축으로 배치된 일련의 원주방향 베인을 포함하는 유체 유입 및 분리 장치를 포함하는 유체 처리 장치에 있어서,

   상기 각각의 원주방향 베인은 실질적으로 축선방향으로 배향된 선단을 가진 차단부와 실질적으로 반경방향 외부로 연장하는 후단을 가진 편향부와의 사이에서 유입 장치의 중심축선에 대하여 굴곡져서 연장하며, 유입 장치의 중심축선은 처리 구역의 축선과 평행하거나 동축으로 연장하는 것을 특징으로 하는 장치.
2. 제 1 항에 있어서, 원주방향 베인은 원형, 난형, 별형, 다각형, 직사각형, 정사각형 단면 및 원에 겹쳐진 파선에 의해 정해지는 단면으로 구성된 그룹으로부터 선택된 단면을 가지는 것을 특징으로 하는 장치.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 차단부는 실질적으로 원통형인 것을 특징으로 하는 장치.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 연속적인 원주방향 베인의 차단부의 단면은 감소하는 것을 특징으로 하는 장치.
5. 전술한 항 중 어느 한 항에 있어서, 원주방향 베인의 선단은 중심축선을 따라서, 바람직하게는 동일한 거리로 이격된 것을 특징으로 하는 장치.
6. 전술한 항 중 어느 한 항에 있어서, 원주방향 베인의 연속 선단은 10 ~ 50°, 바람직하게는 20 ~ 40°의 상부각을 가진 선형 원뿔을 따라서 수렴하는 것을 특징으로 하는 장치.
7. 전술한 항 중 어느 한 항에 있어서, 연속적인 원주방향 베인의 후단의 직경은 감소하는 것을 특징으로 하는 장치.
8. .
9. 전술한 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 베인은 실질적으로 동일한 형상인 것을 특징으로 하는 장치.
10. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 원주방향 베인은 수평면에 대한 그 후단의 각이 0 ~ 85°가 되도록 외부로 연장하는 것을 특징으로 하는 장치.
11. 제 10 항에 있어서, 선택된 원주방향 베인에서 수평면에 대한 편향부의 후면 각이 유체 유입 장치의 선행 원주방향 베인의 각보다 더 크거나 동일한 것을 특징으로 하는 장치.
12. 제 11 항에 있어서, 가장 중심에 배치된 베인은 편향부의 후단과 수평면 사이가 50 ~ 85°의 각이 되는 것을 특징으로 하는 장치.
13. 제 12 항에 있어서, 가장 중심에 배치된 베인의 출구가 밀폐되거나 부분적으로 밀폐되는 것을 특징으로 하는 장치.
14. 전술한 항 중 어느 한 항에 있어서, 베인의 개수는 2 ~ 10 개, 바람직하게는 4 ~ 6 개인 것을 특징으로 하는 장치.
15. 전술한 항 중 어느 한 항에 있어서, 처리 구역은 수직하게 배치된 증류탑내에 있고, 유체 유입 장치의 축선은 증류탑의 종축선과 평행하거나 동축으로 연장하는 것을 특징으로 하는 장치.
16. 전술한 항 중 어느 한 항에 있어서, 처리 구역은 수직하게 배치된 원통형 증류탑내에 있고, 유체 유입 장치의 축선은 증류탑의 종축선과 평행하거나 동축으로 연장하며, 처리 구역을 한정하는 증류탑의 2 개의 수평 분리부 또는 단 사이에 상기 유입 장치가 배치되는 것을 특징으로 하는 장치.
17. 제 15 항 또는 제 16 항에 있어서, 선단에서 제 1 베인의 단면은 증류탑 직경의 약 20% 의 직경을 가진 실린더의 단면보다 작으며, 바람직하게는 13 ~ 14% 의 직경을 가진 실린더의 단면과 같은 것을 특징으로 하는 장치.
18. 전술한 항 중 어느 한 항에 있어서, 유체 유입 및 분리 장치의 축선은 수직하게 배향되고, 이 유체 유입 및 분리 장치는 그 하단부에서 가스와 액체의 혼합물을 받아들이도록 배열된 것을 특징으로 하는 장치.
19. 특히 액체와 가스의 분리 혼합물을 제 1 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 따른 장치의 처리 구역안으로 유입시키고, 동축으로 배치된 일련의 원주방향 베인을 포함하는 유체 유입 장치에 있어서,

    각각의 원주방향 베인은 실질적으로 축선방향으로 배향된 선단을 가진 차단부와 실질적으로 반경방향 외부로 연장하는 후단을 가진 편향부 사이에서 유입 장치의 중심축선에 대하여 굴곡져서 연장하는 것을 특징으로 하는 유체 유입 장치.
20. 액체와 가스의 혼합물을 분리하고 이 분리 혼합물을 처리 구역, 특히 제 1 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 따른 장치의 처리 구역안으로 유입시키기 위한 제 19 항에 따른 유체 유입 장치의 사용.
21. 액체와 가스의 혼합물을 용기에 유입시키는 방법에 있어서,

    초기에 실질적으로 원통형인 유동을 동심층으로 분할시켜 혼합물을 용기로 유입하며, 상기 동심층은 반경방향 외부로 편향된 것을 특징으로 하는 방법.
22. 제 21 항에 있어서, 보다 반경방향 내측에 있는 층은 반경방향 외측에 있는 층보다 더 축선방향 상방으로 편향되는 것을 특징으로 하는 방법.