KR20150129040A - 흐름을 분배하기 위한 장치 - Google Patents

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Abstract

본 명세서의 실시형태는 매체의 충전층을 함유하는 용기로 흐름을 분배하는 것에 관한 것이다. 이러한 충전층의 예시적인 분야는 압력 변동 또는 온도 변동 흡착 시스템이다. 본 명세서에서의 시스템은 용기 및 용기의 하부 부분으로 흐름을 분배하기 위한 분배기를 포함할 수 있다. 상기 시스템은 상부 헤드 및 하부 헤드를 포함하는 용기; 및 하부 헤드 공급물/유출물 노즐을 포함할 수 있다. 적어도 하나의 흐름 허용 표면을 갖는 하부 분배기는 용기 내에 배치되고, 하부 헤드 공급물/유출물 노즐의 입구를 포함한다. 하부 분배기의 하부 부분과 하부 헤드 공급물/유출물 노즐 사이에 흐름 갭이 형성된다.

Description

흐름을 분배하기 위한 장치{APPARATUS FOR DISTRIBUTING FLOW}
본 명세서에 개시된 실시형태는 일반적으로 용기로 흐름을 분배하기 위한 장치에 관한 것이다. 더욱 구체적으로, 본 명세서에 개시된 실시형태는 압력 변동(pressure swing) 또는 온도 변동(temperature swing) 흡착 시스템에서 흐름을 분배하기 위한 장치에 관한 것이다.
압력 변동 흡착(Pressure Swing Adsorption: PSA)은 적어도 하나의 정제된 생성물 가스 및 라피네이트 부산물 혼합물을 제공하기 위해 가스의 혼합물을 분별화하도록 사용되는 기술이다. PSA는 무엇보다도 다른 가스로부터 수소를 분리하고, 공기로부터 산소 및 질소를 분리하고, 천연 가스로부터 헬륨을 분리하도록 성공적으로 사용된다.
PSA 시스템은 가스를 분리시키는 흡착제를 함유하는 다수의 용기를 포함할 수 있다. 용기는 흐름 도관 또는 노즐이 배치된 상부 헤드 및 하부 헤드를 포함할 수 있다.
PSA 공정 동안, 흡착 용기는 무엇보다도 공급, 압력 평형, 생성물 가압, 향류 블로다운(blowdown) 및 퍼지를 포함하는 순환 공정의 다양한 단계를 겪는다. 순환 공정 동안의 흐름은 흡착제 층(들)을 통해 상류로 횡단하고, 또한 흡착제 층(들)을 통해 하류로 횡단하는 가스의 흐름을 포함한다. 순환 공정 동안의 흐름은 또한 신속한 압력 및/또는 온도 변동을 겪고, 예를 들어 용기 노즐에서의 흐름은 일 방향에서는 고압, 이어서 반대 방향에서는 저압일 수 있다.
흡착 용기의 상부 헤드 및 하부 헤드에서의 노즐(들)을 통한 흡착제의 손실을 막기 위해, 스크린 또는 다른 장치가 사용되고 있다. 선행의 스크린의 일 예는 "바스킷(basket)" 형상으로 배열된 용접된 금속 막대의 시스템을 포함한다. 또 다른 예로서, 강철 플레이트는 흐름을 허용하도록, 천공 또는 통로가 절단된, 원뿔 또는 원통형 형상의 압력 쉘(shell)로 용접된다. 추가로, 트레이 밑의 넓은 사공간(dead space)을 갖는 와이어 메쉬로 덮인 트레이가 사용되고 있다. 이것 및 다른 다양한 설계는 흡착 용기에 응력을 부여할 수 있고, 무엇보다도 예컨대 용접으로 인한 결함 및 액체 축적으로 인해 침식하거나 부식할 수 있다. 몇몇 경우에, 강성 흐름 분배 장치는, 흡착 용기를 균열시키는, 높은 국부적 굽힘 응력을 발생시킨다. 굽힘 제한의 이 문제점은 시스템 프로세싱 취성 유체(embrittling fluid), 예컨대 무엇보다도 수소, 황화수소, 시안화수소 및 암모니아를 함유하는 혼합물에서 특히 뚜렷하다. 추가로, 용기가 현장에서 설치되면 다양한 설계는 대체하는 것이 실행 불가능하거나 어려울 수 있다. 이 추가의 제한은, 분배기 내의 막힌 미세한 스크린, 분배기에 인접한 막힌 비드로 된 충전층 매체, 용기에 부착된 밸브 또는 배관의 갑작스런 실패, 또는 이들 원인의 조합으로 인해 발생할 수 있는, 높은 순간 압력 구배를 처리하는 압축 강도가 결여된 설계에서 특히 해롭다. 붕괴에 저항하기에 충분히 강성인 분배 수단, 예컨대 흡착 용기의, 압력 용기 기술에서 헤드라 불리는, 돔형 엔드 커버(end cover)의 내면에 용접된 것이 또한 특히 경사져서, 국부적 굽힘 응력을 발생시키고, 이것이 흐름 분배 장치뿐만 아니라, 압력 용기의 1차 압력 보유 표면 - 즉, 헤드 또는 쉘(shell)에서 균열을 발생시킬 수 있다는 것이 특히 성가시다. 이러한 균열은 불리하게는 누수를 허용하고, 다른 예시적인 위험 중에서도 인화성, 독성 또는 질식으로 인해 처리되는 유체가 위험을 제기하는 경우, 이것은 상당한 안전성 위험을 제기할 수 있다.
일 양상에서, 본 명세서에 개시된 실시형태는 용기 및 용기의 하부 부분으로 흐름을 분재하기 위한 분배기를 포함하는 시스템에 관한 것이다. 상기 시스템은 상부 헤드 및 하부 헤드를 포함하는 용기; 및 하부 헤드 공급물/유출물 노즐을 포함할 수 있다. 적어도 하나의 흐름 허용 표면(flow permitting surface)을 갖는 하부 분배기는 용기 내에 배치되고, 하부 헤드 공급물/유출물 노즐의 입구를 포함한다. 흐름 갭(flow gap)은 하부 분배기의 하부 부분과 하부 헤드 공급물/유출물 노즐 사이에 형성된다.
몇몇 실시형태에서, 하부 분배기는 하부 분배기는 용기로부터 하부 헤드 공급물/유출물 노즐로 액체가 배출되게 허용하고, 하부 분배기에 근접한 용기 내에 배치된 고체 매체, 예컨대 흡착제 또는 촉매를 보유하기에 충분한 치수를 갖는 흐름 갭을 제공하도록 용기 내에 배치된다.
몇몇 실시형태에서, 적어도 하나의 흐름 허용 표면은 하부 헤드 공급물/유출물 노즐의 축에 수직인 방향으로 가스의 흐름의 적어도 일부를 분배하도록 구성된다. 적어도 하나의 흐름 허용 표면은 하부 헤드 공급물/유출물 노즐의 축에 평행한 방향으로 가스의 흐름의 적어도 일부를 분배하도록 구성된다.
하부 분배기는 하부 헤드 공급물/유출물 노즐 어퍼처(aperture)에 가장 가까운 흐름 허용 표면의 최저 엣지 아래로 연장되도록 구성된 적어도 하나의 구조 지지 핀(structural support fin)을 또한 포함할 수 있다. 몇몇 실시형태에서, 구조 지지 핀은 하부 헤드 공급물/유출물 노즐에 부착되고, 예컨대 제거 가능하게 부착된다.
몇몇 실시형태에서, 하부 분배기는 하부 헤드 공급물/유출물 노즐의 축에 수직인 질량 흐름의 75% 내지 100%, 및 하부 헤드 공급물/유출물 노즐의 축에 평행한 질량 흐름의 0% 내지 25%를 제공하도록 구성된다. 다른 실시형태에서, 하부 분배기는 용기 내에 배치되고, 적어도 하나의 흐름 허용 표면을 통한 질량 흐름의 75% 내지 95% 및 흐름 갭을 통한 질량 흐름의 5% 내지 25%를 제공하도록 구성된다.
상기 시스템은 상부 헤드 공급물/유출물 노즐; 및 상부 헤드 공급물/유출물 노즐에 근접한 용기 내에 배치된 상부 분배기를 또한 포함할 수 있다. 상부 분배기는 상부 헤드 공급물/유출물 노즐의 축에 수직인 방향으로 가스의 흐름의 적어도 일부를 분배하도록 구성된 하나 이상의 흐름 허용 피처(flow permitting feature)를 포함하는, 상부 헤드 공급물/유출물 노즐과 유체 연통하는, 흐름 도관을 포함할 수 있다.
또 다른 양상에서, 본 명세서에 개시된 실시형태는 압력 변동 또는 온도 변동 흡착 시스템에 관한 것이다. 상기 시스템은 상부 헤드 및 하부 헤드를 포함하는 용기; 하부 헤드 공급물/유출물 노즐; 용기 내에 배치된 흡착 매체; 용기 내에 배치되고, 하부 헤드 공급물/유출물 노즐의 입구를 포함하는 하부 분배기를 포함할 수 있다. 하부 분배기는 적어도 하나의 흐름 허용 표면; 및 하부 헤드 공급물/유출물 노즐에 제거 가능하게 부착된 적어도 하나의 구조 지지 핀을 포함할 수 있다.
구조 지지 핀은 하부 헤드 공급물/유출물 노즐 어퍼처에 가장 가까운 흐름 허용 표면의 최저 부분 아래로 하부 헤드 공급물/유출물 노즐로 연장되고, 하부 헤드 공급물/유출물 노즐과 관련하여 하부 분배기를 중앙배치하도록 구성될 수 있다. 구조 지지 핀의 상부는 적어도 하나의 흐름 허용 표면에 구조 지지체(structural support)를 또한 제공할 수 있다.
몇몇 실시형태에서, 하부 분배기는 2개 이상의 천공 플레이트 구획(천공 플레이트 구획은 상부 플랜지형 구획(flanged section), 하부 플랜지형 구획, 및 수직 구획의 주연(periphery)을 획정하는 2개의 수직 플랜지형 구획을 포함함); 및 2개 이상의 천공 플레이트 구획의 상부 플랜지형 구획에 연결된 상부 천공 플레이트 구획을 포함한다. 2개 이상의 천공 플레이트 구획 및 수평 천공 플레이트 구획의 천공의 직경은 흡착 매체의 직경보다 작을 수 있다.
구조 지지 핀은 하부 플랜지형 구획 아래로 하부 헤드 공급물/유출물 노즐로 연장되고, 하부 헤드 공급물/유출물 노즐과 관련하여 하부 분배기를 중앙배치하도록 구성될 수 있다. 구조 지지 핀은 또한 분배기로부터 용기 및/또는 공급물/유출물 노즐로 로드(load)를 분배하도록 구성될 수 있다. 구조 지지 핀의 상부는 또한 상부 천공 플레이트 구획에 구조 지지체를 제공할 수 있다.
몇몇 실시형태에서, 상기 시스템은 2개 이상의 천공 플레이트 구획의 하부 플랜지형 구획과 용기의 하부 헤드의 내면 사이에 흐름 갭을 포함한다. 하부 헤드와 하부 분배기 사이의 흐름 갭의 치수는 용기에서 흡착 매체를 보유하고, 용기로부터 하부 헤드 공급물/유출물 노즐을 통해 액체를 배출시키기 위한 흐름 영역을 제공하도록 구성될 수 있다.
몇몇 실시형태에서, 하부 분배기는 수평 천공 플레이트 구획을 통한 질량 흐름의 0% 내지 25%; 수직 구획을 통한 질량 흐름의 50% 내지 95%; 및 갭을 통한 질량 흐름의 5% 내지 25%를 제공하도록 구성되고; 흡착 매체와 접촉하기 위해 하부 헤드 공급물/유출물 노즐로부터 용기의 내부구조로 흐르는(또는 그 반대) 전체 질량 흐름을 기준으로, 이들 범위는 합해서 100%이다. 몇몇 실시형태에서, 하부 분배기는 노즐의 하류의 5개의 하부 헤드 공급물/유출물 노즐 내경 내에 균일도 지수(uniformity index)가 적어도 0.9인 용기에서 흐름을 제공하도록 구성될 수 있다. 다른 실시형태에서, 하부 분배기는 하부 헤드 공급물/유출물 노즐의 축에 수직인 질량 흐름의 75% 내지 99%, 및 하부 헤드 공급물/유출물 노즐의 축에 평행한 질량 흐름의 1% 내지 25%를 제공하도록 구성될 수 있다.
상기 시스템은 상부 헤드 공급물/유출물 노즐; 및 상부 헤드 공급물/유출물 노즐에 근접한 용기에 배치된 상부 분배기를 또한 포함할 수 있다. 상부 분배기는 상부 헤드 공급물/유출물 노즐의 축에 수직인 방향으로 가스의 흐름의 적어도 일부를 분배하도록 구성된 하나 이상의 흐름 허용 피처를 포함하는, 상부 헤드 공급물/유출물 노즐과 유체 연통하는, 흐름 도관을 포함할 수 있다. 상부 분배기는 상부 분배기로부터 용기로 액체가 배출되도록 허용하는 하나 이상의 천공을 포함하는 하부 캡 구획(cap section)을 또한 포함할 수 있다.
또 다른 양상에서, 본 명세서에 개시된 실시형태는 용기의 하부 헤드에서 사용하기 위한 분배기에 관한 것이다. 분배기는 적어도 하나의 흐름 허용 표면; 및 적어도 하나의 흐름 허용 표면에 구조 지지체를 제공하고, 분배기로부터 분배기가 배치된 용기 노즐로 로드를 운반하며, 용기 노즐에 제거 가능하게 부착되도록 구성된 적어도 하나의 구조 지지 핀을 포함할 수 있다.
또 다른 양상에서, 본 명세서에 개시된 실시형태는 용기의 하부 헤드에서 사용하기 위한 분배기에 관한 것이다. 분배기는 2개 이상의 천공 플레이트 구획(천공 플레이트 구획은 상부 플랜지형 구획, 하부 플랜지형 구획, 및 수직 구획의 주연을 획정하는 2개의 수직 플랜지형 구획을 포함함); 2개 이상의 천공 플레이트 구획의 상부 플랜지형 구획에 연결된 상부 천공 플레이트 구획을 포함할 수 있다.
분배기는 연결된 수직 플랜지형 구획 사이에 배치된 구조 지지 핀을 또한 포함할 수 있다. 구조 지지 핀은 하부 플랜지형 구획 아래로 용기의 하부 헤드 공급물/유출물 노즐로 연장되고, 하부 헤드 공급물/유출물 노즐과 관련하여 하부 분배기를 중앙배치하도록 구성될 수 있다. 구조 지지 핀의 상부는 상부 천공 플레이트 구획에 구조 지지체를 제공할 수 있다.
또 다른 양상에서, 본 명세서에 개시된 실시형태는 용기로 흐름을 분배하도록 사용하기 위한 분배기에 관한 것이다. 분배기는 분배기를 통한 흐름을 허용하는 하나 이상의 어퍼처를 포함하는 수직 구획; 분배기를 통한 흐름을 허용하는 하나 이상의 어퍼처를 포함하는 수직 구획에 연결된 상부 플레이트 구획; 수직 구획 및 상부 플레이트 구획에 연결된 하나 이상의 구조 지지 핀(구조 지지 핀은 분배기에 구조 지지체를 제공하고, 분배기로부터 분배기가 배치된 용기 노즐로 로드를 운반하도록 구성됨)을 포함할 수 있다.
또 다른 양상에서, 본 명세서에 개시된 실시형태는 용기에 관한 것이다. 용기는 흐름 어퍼처 및 어퍼처를 포함하는 노즐을 갖는 하부 헤드를 포함할 수 있고; 노즐은 용기로부터 액체가 자유롭게 배출되도록 허용하는 어퍼처를 향해 기울어진다.
다른 양상 및 이점은 하기 설명 및 청구범위로부터 명확할 것이다.
도 1은 본 명세서에 개시된 실시형태에 따른 분배기 장치의 등각도;
도 2는 본 명세서에 개시된 실시형태에 따른 분배기 장치의 일부의 도식도;
도 3은 본 명세서의 실시형태에 따른 분배기 장치의 상면도. 도 3은 분배기 장치의 상부 부분을 통한 유체 흐름의 전산 유체 역학(Computational Fluid Dynamics: CFD) 분석 결과를 또한 제시한다;
도 4는 본 명세서에 개시된 실시형태에 따른 분배기 장치의 또 다른 단면도;
도 5는 본 명세서의 실시형태에 따른 분배 장치를 포함하는 흡착 시스템의 도식도;
도 6은 본 명세서의 실시형태에 따른 분배기 장치에서 유용한 구조 지지 핀의 횡단면도;
도 7은 본 명세서의 실시형태에 따른 분배 장치를 포함하는 흡착 시스템의 하부 부분의 도식도;
도 8은 본 명세서의 실시형태에 따른 분배기 장치의 상면도;
도 9 및 도 10은 분배기 장치 및 용기의 부분을 예시한 도면;
도 11은 본 명세서의 실시형태에 따른 분배 장치를 포함하는 흡착 시스템의 상부 부분의 도식도;
도 12는 본 명세서의 실시형태에 따른 분배기 장치의 단면도;
도 13은 본 명세서의 실시형태에 따른 흡착 시스템의 상부 부분에 위치한 분배 장치의 측면도.
본 명세서에 개시된 실시형태는 일반적으로 매체의 충전층을 함유하는 용기로 흐름을 분배하는 것에 관한 것이다. 이러한 충전층의 예시적인 분야는 압력 변동 또는 온도 변동 흡착 시스템이다. 더 구체적으로, 본 명세서에 개시된 실시형태는 압력 변동 또는 온도 변동 흡착 시스템에서 흐름을 분배하기 위한 장치, 및 이러한 장치가 일체형인 압력 변동 또는 온도 변동 흡착 시스템에 관한 것이다.
도 1을 이제 참조하면, 압력 용기 자체보다 직경과 같은 주요 크기가 더 작은, 압력 용기의 압력 경계를 통한 어퍼처 또는 노즐로부터의 또는 어퍼처 또는 노즐로의 흐름을 분배하는 데 사용하기 위한 분배기가 예시되어 있다. 분배기(10)는 용기로의 및/또는 용기로부터의 흐름을 허용하기 위한 적어도 하나의 표면을 포함하고, 분배기(10)는 이 용기에 의해 균일한 방식으로 흐름이 용기 내에 분배되도록 할 수 있다. 이 적어도 하나의 표면은 어퍼처의 축에 평행한 흐름 및 그 축에 수직인 흐름 둘 다를 분배하는 능력이 제공된다. 표면은 계속해서 흐름을 허용할 필요는 없고, 흐름 허용 구역은 용기 및 노즐 시스템의 기하구조 및 흐름 저항 특징에 맞는 방식으로 유체의 신속한 분산을 제공하도록 배열될 수 있다. 단순함을 위해, 노즐이 원형이고, 용기가 원통형인 실시형태가 도시되어 있지만, 다른 조합이 가능하다. 더 이상의 단순함을 위해, 도 1에서의 분배기(10)는 노즐을 통한 흐름에 평행한 하나의 흐름 허용 표면 및 이에 수직인 하나의 흐름 허용 표면이 제공된다. 이들 표면이 도 1에 도시된 바대로 직각일 필요도 없고, 도시된 바대로 2개의 표면만이 있을 필요도 없다. 도 1에 기재된 실시형태에서, 노즐의 축에 수직인 표면은 적어도 하나의 흐름 허용 구획(12)을 갖는다. 마찬가지로, 노즐의 축에 수직인 표면은 적어도 하나의 구획(14)을 갖는다.
흐름 허용 구역과 관련하여, 일 실시형태는 천공 플레이트를 이용하지만, 다른 실시형태는 하나 이상의 층, 다공성 중합체, 또는 다공성 금속 폼 또는 소결된 분말화 금속에서의 용접 또는 경납땜 막대, 직조 와이어의 어레이를 이용할 것이다. 흐름 허용 피처는 이들의 특징적인 치수가 연관 용기 내의 충전층에서의 입자보다 작아야 한다. 흐름 허용 피처는 충전층 매체로부터 마모될 수 있고, 상류 또는 하류 설비에 손상을 줄 수 있는 임계 크기의 입자보다 작도록 또한 선택될 수 있다. 매우 강성이 아닌 와이어 천과 같은 몇몇 다른 매체에 의해 커버된, 매우 강성인, 단일 층 또는 천공 매체와 같은 복합 구조에 의해 작음이 성취될 수 있다.
도 1에서, 허용 흐름 수단은 평면 재료에서의 홀, 예컨대 시트 스톡에서 레이저 광, 물 등의 제트를 통한 펀칭, 드릴링 또는 절단에 의해 형성된 것이다. 홀의 치수는 용기 내의 충전된 매체의 치수보다 작도록 선택될 수 있다. 대안적으로, 홀은 상류 또는 하류 설비, 예컨대 밸브, 압축기 등에 손상을 줄 수 있는 임계 입자 크기보다 작도록 선택될 수 있다. 홀의 크기의 선택은 분야 의존적이다. 소결된 금속 분말, 금속 폼, 직조 또는 부직 금속 메쉬, 폼 또는 스크린, 다공성 중합체 등과 같은 대안적인 흐름 허용 표면이 또한 적용 가능하다. 흐름 허용 매체는 또한 이들 재료들의 조합으로 이루어진, 복합체 또는 하이브리드일 수 있다.
몇몇 실시형태에서, 상부 천공 플레이트 구획(26)은 도 1에 예시된 것과 같은 편평한 천공 플레이트일 수 있다. 다른 실시형태에서, 상부 천공 플레이트 구획은 하나 이상의 원뿔, 구형 또는 타원형 구획으로부터 형성될 수 있지만, 이러한 형상은 유리하게는 정적 또는 동적 유체 압력 또는 중력으로 인해 인가된 로드로 인한 붕괴에 대해 분배기 장치의 강성도를 증가시킬 수 있다. 자연히, 적어도 하나의 흐름 허용 표면은 예컨대 스피닝, 심교(deep drawing), 기계가공, 플라즈마 분무, 열간 정수압 프레스법(hot isostatic pressing) 등에 의해 일 조각으로 또한 형성될 수 있다. 이러한 단일 표면은 아치형, 프리즘형 또는 다른 형상일 수 있고, 이의 예는 형상이 볼(bowl) 또는 포트(pot)에 필적할 수 있다.
흐름 분배기(10)의 중요한 속성은 정적 유체 압력, 동적 유체 압력, 압력 용기에 대한 이의 부착으로 인한 열 또는 압력 유도 외부 변형률, 및 용기 내 위치한 충전된 매체의 중량으로 인한 중력으로 인한 로드와 같은 하나 이상의 기계적 로드에 이것이 놓인다는 점이다. 이 로드는 개별적으로 또는 별도로 작용할 수 있다. 이들은 균일하거나 국부적일 수 있다. 이러한 로드의 조합 작용은 잠재적으로 흐름 허용 표면의 기계적 붕괴를 초래할 수 있다.
기계적 실패를 방지하기 위해, 흐름 허용 표면은 균일하게 분포된 또는 점 로드에 저항해야 한다. 용기를 마주보는 표면의 면으로부터 로드가 인가되면, 생성된 스트레스는 분배기(10)가 붕괴하거나 좌굴되게 하는 경향이 있다. 좌굴(bucking)의 회피는 강성도를 증가시킴으로써 보조된다. 강성도를 증대시키기 위해, 구획(12)은 상부 플랜지형 구획(16), 하부 플랜지형 구획(18), 및 하나 이상의 수직 플랜지형 구획(20)을 포함할 수 있다. 플랜지형 구획(16, 18, 20)은 수직 구획(24)의 주연을 획정할 수 있고, 흐름 허용 구획을 강성이 되게 할 수 있어서, 이것은 붕괴하지 않는다. 강화 립(rib), 비후된 금속 또는 복합 구획, 천공이 없는 구획 등과 같은 강성이 되게 하는 대안적인 수단이 적용될 수 있다.
도 1에서, 플랜지형 구획(18)은 용기 압력 경계와 흐름 허용 표면 사이의 갭(80)을 획정한다. 이 갭은 (용기를 향한 흐름 허용 표면의 측에서의) 용기 내부에 생긴 축적된 액체 재료가, 풀링(pooling) 또는 크레비스(흐름 허용 표면이 용기 압력 경계에 접하거나 이에 연결될 때 형성될 것임) 내의 포획 없이, 흐르게 한다. 노즐이 벽을 관통하는 곳에서 압력 용기 표면이 국소적으로 오목하므로, 임의의 축적된 액체의 배출을 중력이 돕도록 노즐이 배열될 때, 예컨대 노즐이 원통형 압력 용기의 하부 헤드에 진입하도록 배열될 때, 이 피처가 특히 유리하다. 일 실시형태에서, 흐름 허용 표면과 압력 용기 경계 사이의 갭은 치수가 흐름 허용 표면에서의 어퍼처와 필적하도록 선택된다. 이러한 방식으로, 이 갭은 또한 소정의 크기의 입자가 압력 용기와 노즐 사이에 이동하는 것을 허용하지 않는다. 예컨대, 존재하는 액체의 표면 장력, 고리형 흐름 형상의 조절 등에 기초하여 다른 치수가 선택될 수 있다.
분배기 장치는 천공 플레이트로부터 프레스-브레이크(press-brake) 작업을 통해 압연되거나 가공되고, 접시 또는 편평한 뚜껑(2개의 표면)을 갖는다. 이것은 심교(즉, 조리용기와 같음)되고 일 표면을 가질 수 있다. 본질적으로, 분배기는 적어도 하나의 구조 지지체에 의해 지지된 적어도 하나의 흐름 허용 표면을 갖는다. 이렇게 구성된 분배기는, 용기의 1차 압력 보유 표면을 통해, 노즐 또는 어퍼처의 하류의, 5개 내지 10개 미만의 노즐 치수에서 평균 흐름 속도의 ±5%로 흐름 변동을 감소시킨다. 일 실시형태에서, 흐름 분배 어셈블리는 이것 자체와 압력 용기의 인접한 표면 사이의 축적된 유체를 포획하지 않고, 따라서 노즐 또는 어퍼처로의 응결된 액체의 자유 배출을 허용하여서, 이것은 단독으로 또는 조합으로 유체 전단 및/또는 중력에 의해 제거될 수 있다. 이러한 제거는 시간이 연속적이거나 간헐적일 수 있다.
흐름 허용 수단 및 구조 지지체는 동일한 재료, 또는 서로 및 압력 용기와 다른 재료일 수 있다.
흐름 허용 구획은 로드를 운반하지만 제거를 또한 허용하는 방식으로 구조 지지체에 제거 가능하게 연결될 수 있다. 부착의 예시적인 수단은 내부식성, 순환 압력 및/또는 온도 유발 로딩이고, 제거 가능하다. 예는 트레드된 패스터, 리벳(rivet), 안전성 와이어, 용접, 경납땜, 연납땜 및 접착제 접합이다. 일 실시형태에서, 부착의 수단이 금속성인 경우, 이들은 흐름 허용 수단 및 구조 수단 중 하나 또는 둘 다와 관련하여 도금으로 불활성이다. 또 다른 실시형태에서, 이들은 도금으로 중성이다. 또 다른 실시형태에서, 패스닝 수단은 볼트의 경우에 중합체 워셔(washer) 및 슬리브(sleeve)의 제공에 의한 것처럼 이것이 부품으로부터 도금으로 절연되도록 배열된다. 또 다른 실시형태에서, 패스너 및 고정된 파트는, 예컨대 천공 플레이트에서의 천공을 통한 배출에 의해, 유체가 어셈블리로부터 배출될 수 있도록 배열된다.
적어도 하나의 흐름 허용 구획(12)은 각각의 수직 플랜지형 구획(20)에서 연결되어 육각형, 팔각형 또는 원통형 구조물을 형성할 수 있다. 3개 이상의 측면을 갖는 다른 원통형 유사 구조물이 또한 사용될 수 있다. 마찬가지로, 기재된 일반적인 표면은 서로 직각일 필요는 없어서, 분배기(10)는 원뿔의 절두체 또는 다른 더 복잡한 회전의 기하구조체의 형상을 띌 수 있다. 연결을 수월하게 하도록, 2개 이상의 천공 플레이트 구획(12)은 곡선이거나 구부러질 수 있다. 예를 들어, 도 1에 예시된 것처럼, 분배기는 4개의 천공 플레이트 구획(12)을 포함할 수 있고, 각각은 30 내지 135°의 내부 굽힘 각도를 갖고, 수직 플랜지형 구획(20)은 135°의 내부 굽힘 각도로 연결되도록 구성될 수 있어서, 정팔각형 구조물을 생성한다. 도 8에 예시된 것처럼, 분배기는 3개의 천공 플레이트 구획(12)을 포함할 수 있고, 각각은 120°의 내부 굽힘 각도를 갖고, 플랜지형 구획은 120°의 내부 굽힘 각도로 연결되도록 구성될 수 있어서, 정육각형 구조물을 생성한다.
2개 이상의 천공 플레이트 구획(12)은 각각의 수직 플랜지형 구획(20)을 따른 하나 이상의 위치에서 용접과 같은 연결(28)을 통해 연결될 수 있다. 몇몇 실시형태에서, 분배기의 전부를 대체할 필요 없이 구획 또는 구획의 일부가 대체될 수 있도록 용접은 연삭가공 가능할 수 있다. 몇몇 실시형태에서, 2개 이상의 천공 플레이트 구획은 볼트, 나사 또는 당해 분야에 공지된 다른 연결 유형 중 적어도 하나를 통해 연결될 수 있다. 이러한 연결이 사용될 수 있지만, 풀림 및 부식의 가능성이 이러한 연결의 바람직함을 제한할 수 있다. 일 실시형태에서, 패스너는 거의 제거 불가능한 피처, 예컨대 트레드 잠금 실란트, 트레드된 부품의 숫놈 및/또는 암놈 부분 중 하나 이상에서의 중합체 잠금 구역, 안전성 와이어 또는 코터 핀(cotter pin), 또는 기계적 잠금 피처, 예컨대 "스토버 너트(stover nut)" 또는 "잠금 워셔"가 제공될 수 있다. 유사하게, 상부 천공 플레이트 구획(14)은 예컨대 예시된 바와 같은 볼트(25), 용접 또는 당해 분야에 공지된 다른 연결을 통해 2개 이상의 천공 플레이트 구획(12)의 상부 플랜지형 구획(16)에 연결될 수 있다.
분배기(10)에 기인한 기계적 로드는 지지점으로 운반되어야 한다. 선행 기술의 분배기는 흐름 허용 표면의 일반적인 위치에서 압력 용기의 압력 경계에 일반적으로 부착된다. 붕괴에 저항하는 충분한 강성도의 바람직함으로 인해, 이 결합체는 기계적으로 강성이고, 용기에 대한 표면의 연결은 용기의 표면이 이동하는 것을 저지한다. 이 사실은 매우 국부적인 기계적 응력을 발생시키고, 이는 압력 용기 경계 또는 흐름 허용 표면 중 하나 이상이 균열하는 경향을 초래한다. 분배기(10)에서, 표면의 흐름 허용 구조 지지체는 1차 압력 용기 벽에서의 응력을 낮은 사이클 피로에 의한 실패를 발생시키는 값으로 증가시키지 않는 방식으로 수행된다. 예를 들어, 응력은 ASME 압력 용기 코드의 VIII 부문, 2 과에서의 값의 수준 또는 이보다 낮은 수준으로 제어될 수 있다. 일 실시형태에서, 분배기는 연결된 수직 플랜지형 구획(20) 사이에 배치된 적어도 하나의 구조 지지 핀(32)을 포함한다. 구조 지지 핀(32)은 용기 내의 장치의 적절한 배치 및 사용 동안 분배기(10)에 인가된 로드의 운반을 허용하도록 제공될 수 있다. 예를 들어, 도 1, 도 3 및 도 5에 예시된 것처럼, 구조 지지 핀(32)은 분배기 구조물의 중앙을 향해 방사상으로 내부로 연장될 수 있다. 도 6에 더 명확히 예시된 것처럼, 핀(32)은 상부(40), 내측(42), 외측(43), 중앙장치 부분(centralizer portion)(44)을 포함할 수 있다. 중앙장치 부분(44)은 분배기(10)의 하부 플랜지형 구획(18) 아래로 (도 5에 도시된 바대로) 용기(52)의 하부 헤드 공급물/유출물 노즐(60)로 연장되고, 하부 헤드 공급물/유출물 노즐(60)과 관련하여 하부 분배기를 중앙배치하도록(이는 하기 추가로 예시되고 기재될 것임) 구성될 수 있다.
구조 지지 핀(32)의 상면(40)은 상부 천공 플레이트 구획(14)의 하부 표면을 체결하여, 상부 천공 플레이트 구획에 구조 지지체를 제공하도록 구성될 수 있다. 분배기(10) 위의 흡착제 재료의 중량의 로드는, 플랜지형 구획(20)과의 연결을 통해 분배기 구조물의 나머지 및 중앙장치 부분(44) 및 플랜지형 구획(20)이 압력 용기 경계에 연결될 수 있는 용기로 분포될 수 있다. 분배기의 일 실시형태에서, 기계적 부착 점은 노즐 어퍼처 직경의 축 돌출부의 엣지로부터 노즐 직경의 ½ 미만이다. 또 다른 실시형태에서, 이 기계적 부착 점은 직경의 축 돌출부로부터 노즐 직경의 ¼ 미만이다. 부착의 수단은, 예컨대 압력 경계에 대한 핀의 연결 점과 흐름 허용 표면 사이의 구조 지지 핀에서의 릴리프 컷(relief cut)을 제공함으로써, 용기 자체에서의 국부적 응력의 생성을 최소화하도록 구성된다. 구조 지지 핀과 부착 점 사이의 연접부는, 예컨대 부착 점과 접하는 구조 지지 핀에서 필릿 용접(fillet weld), 또는 비후되고 형상화된 구획을 적용함으로써, 평활해질 수 있다.
몇몇 실시형태에서, 구조 지지 핀(32)은 천공 플레이트 구획(12) 사이에 원하는 각도위치(angling) 및 연결성을 제공하도록 또한 구성될 수 있다. 사용된 구조 지지 핀의 수는 분배기 구조물을 형성하는 데 사용된 구획(12)의 수에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어, 도 8에 예시된 것처럼, 3개의 구획(12)으로부터 형성된 육각형 구조물은 3개의 핀(32)을 포함할 수 있고; 마찬가지로, 4개의 구획(12)으로부터 형성된 팔각형 구조물은 4개의 핀(32)을 포함할 수 있다. 더 많거나 더 적은 구획(12)을 갖는 구조물은 더 많거나 더 적은 수의 핀(32)을 포함할 수 있다. 핀은 구획(12) 사이의 연결 모두보다 적게 또한 사용될 수 있고; 예를 들어, 8개의 구획(12)을 사용한 팔각형 구조물의 경우, 원하는 중앙배치 및 구조 특성을 생성시키도록 4개의 핀(32)이 제공될 수 있다. 핀은 구성에서 통합적 또는 별개일 수 있고; 예를 들어, 핀(32)은 몇몇 실시형태에서 분배기(10)의 중앙에서 연결될 수 있거나, 도 3에 예시된 바대로, 다른 실시형태에서 서로 독립적일 수 있다.
핀(32)의 상면(40)과 내측(42) 사이의 각도(45)는 다른 인자들 중에서 핀(32)의 구성(통합적 또는 독립), 구조 지지체 고려, 및 핀이 노즐(60)로 연장되도록 설계된 깊이에 따라 달라질 수 있다. 몇몇 실시형태에서, 각도(45)는 약 15° 내지 약 90°; 다른 실시형태에서 예컨대 약 30° 내지 약 75°의 범위일 수 있다.
상기 기재된 분배기 장치(10)는 용기의 하부 입구/출구에서 타원형 또는 반구형 양단 마개를 갖는 용기 내 함유된 충전층 내에서 흐름을 신속히 분배하도록 사용될 수 있다. 예를 들어, 분배기 장치(10)는 용기 내 함유된 흡착 매체로 증기의 흐름을 분배하기 위한 압력 변동 흡착 시스템 또는 온도 변동 흡착 시스템 내에서 사용될 수 있다.
도 7을 이제 참조하면, 본 명세서의 실시형태에 따른 압력 변동 흡착 시스템 또는 온도 변동 흡착 시스템이 예시되어 있고, 여기서 동일한 숫자는 동일한 파트를 나타낸다. 흡착 시스템(50)은 상부 헤드(54), 하부 헤드(56), 및 이들 사이의 원통형 구역(58)을 갖는 용기(52)를 포함할 수 있다. 상부 헤드 및 하부 헤드(54, 56)는 반구형 또는 타원형일 수 있고, 각각 용기의 중앙 축에 근접하게 위치할 수 있는 각각 공급물/유출물 노즐(58, 60)을 포함할 수 있다.
흡착 매체(비도시)의 하나 이상의 층이, 예컨대 흡착 시스템(50)의 사용 동안 가스의 분리를 수월하게 하도록, 용기에 배치될 수 있다. 흡착 매체는 용기에서 전체 빈 공간을 채우도록 선택되지 않을 수 있고, 불활성 재료는 용기 내의 하나 이상의 위치에서 위치할 수 있다. 이러한 재료의 예는 세라믹 볼, 고리, 클로버잎 또는 당해 분야에 공지된 다른 형상과 같은 흡착제 재료를 물리적으로 지지하도록 의도되는 재료를 포함한다. 예를 들어, 매체 위의 유동 유체에 의한 유동화를 저해하거나, 매체의 전체 이동을 저해하기 위해, 용기 내부의 상이한 위치에서 상이한 크기의 재료를 이용하는 것이 추가로 공지되어 있다. 도 7에 예시된 것처럼, 용기는 다양한 구획 1-8을 포함할 수 있고, 흡착 매체 또는 구획 내에 배치된 다른 입자의 유형, 입자 크기 및 흡착 능력은 변할 수 있다. 사용된 흡착 매체는 통상적으로 사실상 대략 구형 또는 원통형이고, 공급된 바대로 입자 크기의 범위를 포함한다. 흡착 매체의 입자 크기 분포는 약 1㎜, 1.5㎜, 2㎜, 2.5㎜, 3㎜, 또는 5㎜의 하단으로부터 5㎜ 또는 10㎜의 상단의 범위일 수 있다. 본 명세서에 개시된 분배기(10)와 접촉하는 용기에서 층에 위치할 수 있는 바람직한 흡착 매체는 통상적으로 약 1.5㎜ 또는 2㎜ 초과의 입자 크기 D10을 갖는다(D10은 분배에서의 입자의 불과 10%가 기재된 크기보다 작은 직경을 갖는 크기를 정의함).
일 실시형태에서, 분배기(10)에 인접하게 위치한 재료는 흡착기 내에 이용되는 평균 입자 크기보다 실질적으로 크다. 예를 들어, 분배기에 인접한 매체는 3㎜보다 큰 치수를 가질 수 있다. 추가의 실시형태에서, 매체의 아직 더 조악한 층(1)(도 7)은 분배기(10)를 방사상으로 둘러싸는 층으로 배열된다. 이 층의 깊이는 용기로의 분배기(10)의 돌출부 또는 높이와 거의 동일하거나 이보다 낮은 깊이이도록 선택될 수 있다. 또 다른 실시형태에서, 이 층(1)은 높이보다 높지만, 높이의 2배보다는 낮다. 이 층(1)에서의 입자의 평균 직경은 용기 내에 제공된 다른 층의 기하구조에 따라 3㎜ 내지 50㎜이도록 선택될 수 있다. 일 실시형태에서, 점점 덜 조악한 재료의 층(2)이 층(1) 바로 위에 제공된다. 이 층(2)은 분배기(10)에 인접할 수 있거나, 층(1) 또는 몇몇 다른 재료, 예컨대 흐름 허용 분리기 장벽(메쉬, 폼, 펠트, 울 등일 수 있음)에 의해 분배기로부터 분리될 수 있다. 층(2)의 입자 크기는 용기에서 층(1)의 입자 크기와 다른 층의 입자 크기 사이이다. 일 실시형태에서, 층(2)에서의 입자의 직경은 층(1)의 입자 직경의 15% 내지 90%이다. 마찬가지로, 다음의 인접한 층(3)에서의 입자 직경은 층(2)에서보다 점점 더 작도록 선택될 수 있다. 대안적으로, 메쉬, 폼, 펠트, 울 등과 같은 추가의 분리 장벽은 층(2)과 층(3) 사이에 위치할 수 있다. 사실, 각각의 층 사이의 경계는 장벽 층이 동반될 수 있거나, 재료는 서로에 바로 접촉할 수 있고, 이러한 분리 장벽을 이용하는 것의 선택은 어떠한 방식으로든 본 발명을 제한하지 않는다.
하부 분배기, 예컨대 분배기(10)는 용기 내에 배치될 수 있다. 배치된 것처럼, 분배기(10)는 노즐(62)을 통해 하부 헤드(56)에 연결하는 어퍼처(60)를 포함할 수 있다. 상기 기재된 일 실시형태에서처럼, 하부 분배기(10)는 적어도 하나의 천공 플레이트 구획(12) 및 상부 천공 플레이트 구획(14)을 포함할 수 있다. 천공 플레이트 구획(12)은 상부 플랜지형 구획(16), 하부 플랜지형 구획(18), 및 수직 구획(24)의 주연을 획정하는 2개의 수직 플랜지형 구획(20)을 포함할 수 있다. 상부 천공 플레이트 구획(14)은 2개 이상의 천공 플레이트 구획(12)의 상부 플랜지형 구획(16)에 연결될 수 있다.
분배기(10)를 통한 적절한 흐름을 제공하면서, 용기(52) 내에 흡착 매체를 보유하도록, 2개 이상의 천공 플레이트 구획(12) 및 상부 천공 플레이트 구획(14)을 통한 (예를 들어, 도 2 및 도 4에 예시된 것처럼) 천공(22)의 직경은 흡착 매체의 직경보다 작을 수 있다. 분배기는 직경이 1㎜ 미만인 먼지 및 부스러기에 의한 막힘에 저항하도록 충분히 크지만, 흡착 매체가 분배기를 통과하지 않도록 또한 충분히 미세한 천공(22)을 포함할 수 있다. 몇몇 실시형태에서, 천공(22)은 약 1㎜ 내지 약 4㎜, 예컨대 3㎜, 3.5㎜, 4㎜, 또는 이들 사이의 임의의 크기의 범위의 직경을 가질 수 있다.
하부 분배기(10)는 연결된 수직 플랜지형 구획(20) 사이에 배치된 구조 지지 핀(32)을 포함할 수 있다. 상기 기재된 바대로, 도 5 및 도 6에 예시된 바대로, 구조 지지 핀(32)은 하부 플랜지형 구획(18) 아래로 하부 헤드 공급물/유출물 노즐(62)로 연장되고, 하부 분배기(10)로부터 하부 헤드 공급물/유출물 노즐(62)로 로드를 운반하도록 구성된다. 도면으로부터 볼 수 있는 것처럼, 핀(32)은 축을 따라 어퍼처의 돌출부 뒤로 어퍼처(60)의 직경의 절반 초과로, 헤드(56) 또는 용기 압력 경계에 부착되지 않는다. 핀(32)의 연장의 외면(44)은, 핀의 원호 연장과 같이, 최고 지점(71)으로부터 최저 지점(72)으로 부드럽게 이어질 수 있거나, 최고 지점으로부터 최저 지점으로 이어지는 별개의 선형 구획일 수 있다. 핀은 상기 기재된 바대로 예컨대 용접 또는 다른 수단에 의해 노즐(62)에 연결될 수 있다. 핀은 분배기(10)로부터 흐름 노즐로 로드를 운반할 수 있다(이것이 매우 국부적인 응력을 초래하므로, 헤드(56)를 저지하지 않으면서).
상기 기재된 바대로, 2개 이상의 천공 플레이트 구획(12)은 각각의 수직 플랜지형 구획(20)에서 연결될 수 있어서, 육각형, 팔각형 또는 다른 원통형 구조물을 형성한다. 이렇게 형성된 구조물은 하부 헤드(56)의 내부구조에 근접한 하부 헤드 공급물/유출물 노즐(60)의 내경(63)보다 큰 평균 외경을 가질 수 있다. 본 명세서에 사용된 바대로, 비원형 분배기 구조물, 예컨대 육각형의 평균 직경은, 도 9에 예시된 것처럼, (정점으로부터 정점으로의 원호의 원의) 최대 외경(63) 및 최소 외경(65)(평면 대 평면)의 평균으로 정의된다. 외부는 하부 플랜지의 최외각 엣지 또는 표면과 관련하여 본 명세서에 정의되어 있다.
몇몇 실시형태에서, 최대 외경(63)은 하부 헤드 공급물/유출물 노즐(60)의 내경(67)보다 크다. 최소 외경(65)은 노즐(60)의 내경(67)보다 크거나 작을 수 있다. 노즐(60)은 하부 헤드(56)와 관련하여 가늘어질 수 있고, 하부 헤드가 타원형 또는 반구형의 형상일 수 있으므로, 하부 헤드의 내면은 도 10에 예시된 것처럼 편평하지 않을 수 있다.
도 1에 예시된 바대로, 2개 이상의 천공 플레이트 구획(12)의 하부 플랜지형 구획(18)의 부분과 노즐(60)에 근접한 용기의 하부 헤드(56)의 내면 사이에 갭(80)이 형성되도록, 최대 및 최소 직경(63, 65)이 선택될 수 있다. 분배기가 하부 헤드 공급물/유출물 노즐(60)을 통해 용기로부터 액체가 배출되게 하는 흐름 영역을 제공하면서 용기에서 흡착 매체를 보유하도록, 하부 헤드와 하부 분배기 사이의 갭의 치수가 선택되어야 한다. 개구 또는 홀(67)은 노즐(60)과 용기(52) 사이의 흐름을 허용한다. 노즐 자체는 강화된 홀(67) 근처의 구역(69)을 포함한다. 본 명세서의 실시형태는 신규한 노즐을 이용하고, 이것은 어퍼처(홀)를 향해 기울어져서, 액체가 용기(52)로부터 노즐(60)로 배출된다. 노즐(60)은 예컨대 스피닝 또는 단조(forging)에 의해 헤드(56)로부터 형성될 수 있거나, 이것은 플레이트로부터 캐스팅되거나, 단조되거나, 기계가공된 별개의 조각, 주물 또는 단조품일 수 있다. 노즐은 용기의 파트를 형성하도록 제자리에서 용접될 수 있거나, 또한 경납땜, 연납땜 등이 될 수 있다. 노즐(62)의 기울기 또는 곡선을 따른 흐름 허용 표면(12)과 노즐(62) 사이의 갭은 조합되어 액체의 자유롭고 신속한 배출을 허용한다. 따라서, 흐름 영역은 분배기에서 및 이 주위에서 용기의 하부에서 액체의 어떠한 상당한 축적도 방지할 수 있다.
따라서, 하부 분배기(10)는, 상부 플레이트(14)에서의 천공, 수직 구획(24)에서의 천공, 및 용기와 분배기(10) 사이에 형성된 갭(80)을 통한 것을 포함하여, 유체가, 노즐로부터 용기로 또는 용기로부터 노즐로, 분배기를 통과할 수 있는 3개의 경로를 제공한다. 몇몇 실시형태에서, 분배기(10)는 노즐의 축에 수직인 질량 흐름의 75% 내지 99% 또는 100%; 및 노즐의 축에 평행한 질량 흐름의 0% 또는 1% 내지 25%를 제공하도록 구성될 수 있다. 다른 실시형태에서, 분배기(10)는 노즐의 축에 수직인 질량 흐름의 90% 내지 99% 또는 100%; 및 노즐의 축에 평행한 질량 흐름의 0% 또는 1% 내지 10%를 제공하도록 구성될 수 있다. 다른 실시형태에서, 분배기(10)는 분배기의 흐름 허용 표면(들)을 통한 질량 흐름의 75% 내지 95%; 및 갭을 통한 질량 흐름의 5% 내지 25%를 제공하도록 구성될 수 있다. 노즐의 축에 수직인 흐름 허용 표면 및 갭을 통과하는 흐름의 상대 비율은 이들 부품의 상대 기하구조를 변경함으로써 자유롭게 선택될 수 있다.
몇몇 실시형태에서, 분배기(10)는 수평 천공 플레이트 구획을 통한 질량 흐름의 0% 또는 1% 내지 25%; 수직 구획을 통한 질량 흐름의 50% 내지 95%; 및 갭을 통한 질량 흐름의 5% 내지 25%를 제공하도록 구성될 수 있고; 흡착 매체와 접촉하기 위해 하부 헤드 공급물/유출물 노즐로부터 용기의 내부구조로 흐르는(또는 그 반대) 전체 질량 흐름을 기준으로, 이들 범위는 합해서 100%이다. 다른 실시형태에서, 분배기(10)는 수평 천공 플레이트 구획을 통한 질량 흐름의 0% 또는 1% 내지 10%; 수직 구획을 통한 질량 흐름의 70% 내지 90%; 및 갭을 통한 질량 흐름의 10% 내지 20%를 제공하도록 구성될 수 있다.
상부 플레이트(14)를 통한 흐름의 양에 영향을 미치도록 사용될 수 있는 일 변수는 전체 흐름 허용 면적(예컨대, 천공의 수)이다. 몇몇 실시형태에서, 예컨대 도 1 및 도 3에 예시된 것처럼, 플레이트의 유일한 중앙 부분은 흐름 허용 피처(천공)를 포함할 수 있다. 다른 실시형태에서, 상부 플레이트(14)의 전부는 흐름 허용 피처를 포함할 수 있다. 훨씬 다른 실시형태에서, 상부 플레이트는, 천공의 고리가 중앙 구역으로부터 외부로 방사상으로 이격된, 플레이트의 중앙 구역에서의 천공의 농도를 가질 수 있다. 천공의 위치 및 숫자는 다른 변수들 중에서 상부 플레이트 및 수직 구획(24)을 통한 흐름으로부터 생긴 원하는 확산 패턴 및 상부 플레이트의 강도 요건에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 몇몇 실시형태에서, 흐름 허용 면적은 상부 플레이트(14)의 전체 표면을 커버할 수 있거나, 이의 일부만을 커버하도록 선택될 수 있다. 일 실시형태에서, 흐름 허용 면적은 중앙 구역에만 있고, 중앙 구역의 직경은 상부 플레이트(14)의 직경의 25% 내지 90%일 수 있다.
하부 분배기(10)는 일부 입구 노즐 직경 내에 용기 내의 균일한 흐름을 제공하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 흐름은 (하기 정의된 바대로) 균일도 지수를 가질 수 있고, 노즐의 하류의 5개의 입구 노즐 직경 내에 0.9보다 클 수 있고; 다른 실시형태에서 6개 또는 7개의 입구 노즐 직경 내에 0.93 이상일 수 있고; 훨씬 다른 실시형태에서 8개 내지 10개의 입구 노즐 직경 내에 0.95 이상일 수 있다. 비교하면, 분배기 없이 용기로 도입된 제트는 20개의 입구 노즐 직경에 대해 계속될 수 있다.
흐름이 하부 헤드(56)로부터 원통형 구역(58)으로 통과할 때(곡선 구획으로부터 직선 구획으로 통과할 때), 하부 분배기(10)는 축 벌크 흐름 방향의 5% 내인, 용기 내의 증기의 상향 흐름을 제공하도록 구성될 수 있다. 몇몇 실시형태에서, 예컨대 높이가 대략 0.75m인 하부 헤드를 갖는 용기의 경우, 하부 분배기(10)는, 증기가 하부 헤드로부터 상부 헤드로 통과할 때, 하부 분배기 위의 0.5m의 높이로 축 벌크 흐름 방향의 10% 내이고, 하부 분배기 위의 1m의 높이로 축 벌크 흐름 방향의 1.5% 내인, 용기 내의 증기의 상부 흐름을 제공하도록 구성될 수 있다.
천공 플레이트 구획(12)에 대한 상부 플레이트(14)를 통과한 흐름의 상대 양은 흐름의 균일성, 및 특히 하부 헤드(56)의 외부 부분 근처의, 용기의 하부 부분에 위치한 흡착제 재료의 전체 이용이 신속히 성취되는지에 영향을 미칠 수 있다. 분배기(10) 구조물에 대한 천공의 전체 수에 대한 상부 플레이트(14)에서의 천공의 수의 비율은 약 1:5 내지 약 1:20의 범위, 예컨대 약 1:8 내지 약 1:16의 범위일 수 있어서, 구획(12)에 있는 대부분의 천공 및 상부 플레이트를 통해 축에 반대로 방사상으로 분산되는 더 많은 분량의 흐름을 제공한다.
상기 언급된 바대로, 분배기(10)는 비교적 강한 구조물이어야 한다. 상부 플레이트(14), 구획(12) 및 핀(32)을 형성하도록 사용된 재료의 두께는 용기 내의 흡착제의 중량을 지탱하도록 구조물에 적절한 강도를 제공하도록 선택되어야 하지만, 사용 동안 접할 수 있는 흐름 방향 및 압력의 잠재적으로 신속한 변화를 수용하는 약간의 탄성력/가요성을 갖도록 또한 선택되어야 한다. 천공을 통한 압력 하강은 또한 원하는 충격 재료 두께일 수 있다. 하부 플랜지형 구획(18), 상부 플랜지형 구획(16), 및 수직 플랜지형 구획(20)의 폭은 또한 이러한 요건으로 고려 시 선택되어야 한다.
구획(12)의 전체 높이는 원하는 흐름 허용 면적 비율, 및 구조물의 필요한 강도 및 가요성에 따라 또한 선택될 수 있다. 몇몇 실시형태에서, 구획(12)의 높이는 상부 플레이트(14)의 평균 직경과 거의 동일할 수 있다. 다른 실시형태에서, 구획(12)의 높이는 상부 플레이트(14)의 평균 직경보다 작을 수 있다. 예를 들어, 상부 플레이트(14)의 평균 직경에 대한 구획(12)의 높이의 비율은 몇몇 실시형태에서 약 0.1:1 내지 약 1:1의 범위; 다른 실시형태에서 약 0.2:1 내지 약 0.8:1의 범위; 훨씬 다른 실시형태에서 약 0.25:1 내지 약 0.5:1의 범위일 수 있다. 다른 실시형태에서, 노즐(60)의 내경에 대한 구획(12)의 높이의 비율은 약 0.5:1 내지 약 5:1의 범위, 예컨대 약 0.75:1 내지 약 1.5:1의 범위일 수 있다.
도 7을 다시 참조하면, 흡착 시스템(50)은 상부 헤드(54) 공급물/유출물 노즐(58)에 근접한 용기에 배치된 상부 분배기(90)를 또한 포함할 수 있다. 상부 분배기(90)는 상부 헤드 공급물/유출물 노즐(58)과 유체 연통하는 흐름 허용 원통형 흐름 도관(92)을 포함할 수 있다. 흐름 허용 면적은 홀, 슬롯 또는 다른 개방 구역을 통해 제공될 수 있다. 예를 들어, 홀은 천공(펀칭), 레이저 또는 물 제트 절단, 기계가공 등이 될 수 있다. 대안적으로, 흐름 허용 면적은 소결된 금속, 금속 폼, 와이어 메쉬 또는 상기 기재된 바와 같은 복합체와 같은 재료로 구성될 수 있다.
도 7 및 도 11에 예시된 것처럼, 상부 분배기(90)는 상부 헤드 공급물/유출물 노즐(58)을 통해 연장되는 수직 파이프 구획(93)을 포함할 수 있다. 플랜지 또는 상부 헤드 노즐(58)의 다른 설계 양상은 노즐(58)을 통한 고리형의 파이프 구획(93)의 배치를 제공하도록 적절히 선택될 수 있다.
상부 분배기(90)를 통한 흐름의 배치는 흐름 도관(92)의 부분을 따라 제공된, 도 12에 예시된 바와 같은, 천공(94)을 통해 제공될 수 있다. 천공된 원통형 흐름 도관(92)에서의 천공(94)의 직경은 상기 자세히 기재된 것처럼 하부 헤드에서 사용되는 것과 유사한 방식으로 선택될 수 있고, 몇몇 실시형태에서 약 1㎜ 내지 약 3㎜의 범위일 수 있다. 다른 실시형태에서, 도 13에 예시된 것처럼, 상부 분배기(90)를 통한 흐름의 배치는 플러깅(plugging)을 제한하고 슬롯을 통한 흡착 매체의 흐름을 피하도록 선택된 폭을 가질 수 있는 세장형 슬롯(95)을 통해 제공될 수 있다. 흐름 허용 구역은 또한 다른 수단, 예컨대 소결된 금속, 폼, 투과성 중합체 등에 의해 이루어질 수 있다.
상부 분배기(90)는 하나 이상의 천공(97)을 포함하거나 포함하지 않을 수 있는 하부 캡 구획(96)을 추가로 포함할 수 있다(도 13). 천공(97)은, 존재할 때, 상부 분배기(90)로부터 용기로 액체를 배출시키기 위한, 그리고 상부 분배기(90)가 유출물 노즐 및 입구 노즐로서 사용될 때 흐름의 원하는 흐름 분배/균일성을 가져오도록, 용기로의 또는 용기로부터의 수직 흐름 성분을 제공하기 위한, 흐름 영역을 제공할 수 있다.
천공 구획(92)의 상대 길이, 및 용기 내의 천공 구획(92)의 위치는 용기(52) 내의 흐름의 전체 균일성을 상당히 방해하지 않으면서 파이프 구획(93)으로의 흐름을 허용하도록 선택되어야 한다. 추가로, 캡(96)에 대한 구획(92)에서의 천공의 상대 양은 하부 분배기(10)와 관련하여 상기 기재된 바와 같은 유사한 고려를 이용하여 선택될 수 있다.
몇몇 실시형태에서, 상부 분배기(90)는 통합적 구성일 수 있다. 예를 들어, 홀은 파이프의 구획에서 드릴링될 수 있고, 이것은 후속하여 영구적으로 용접된 연결을 통해 캡핑될 수 있다. 다른 실시형태에서, 분배기의 일부가 용이하게 교체 가능한 방식으로 제작된 상부 분배기(90)를 갖는 것이 바람직할 수 있다. 예를 들어, 상부 분배기는 파이프 구획(93), 천공 구획(92) 및 캡 구획(96)(여기서, 각각은 트레드된 연결 또는 작은 용접, 예컨대 필릿 또는 홈 용접을 통해 연결될 수 있음)을 포함하는 3개의 별개의 구획에서 형성될 수 있다.
예를 들어, 흡착 시스템 내에 흐름을 신속히 분배하도록 본 명세서에 개시된 분배기의 실시형태를 사용할 수 있다. 흡착 시스템은 용기의 입구 및 출구에서 타원형 또는 반구형 양단 마개를 갖고, 순환 흡착 조작 동안, 일 방향에서는 고압에서 조작되고, 이후 반대 방향에서는 저압에서 퍼징될 수 있는, 용기 내의 충전층을 포함할 수 있다. 순환 흡착 공정은 무엇보다도 예를 들어, US20130042754, US6755895, US6858065, US7674319, 및 US6755895에 기재되어 있다.
몇몇 실시형태에서, 본 명세서에 개시된 하부 분배기를 통한 입구 노즐로부터의 흐름은 약 20bar의 압력에서의 약 1.2㎏/s의 메탄/질소 혼합물의 흐름 속도에 기초하여 1psi 미만; 다른 실시형태에서 0.1psi 미만; 다른 실시형태에서 0.01psi 미만, 훨씬 다른 실시형태에서 0.005psi 미만의 압력 하강을 가질 수 있다. 몇몇 실시형태에서, 본 명세서에 개시된 상부 분배기를 통한 흐름은 약 20bar의 압력에서의 약 1.2㎏/s의 메탄/질소 혼합물의 흐름 속도에 기초하여 2psi 미만, 1psi, 0.5psi 또는 0.25psi; 다른 실시형태에서 0.2psi 미만; 다른 실시형태에서 0.15psi 미만, 훨씬 다른 실시형태에서 0.1psi 미만의 퍼징 단계 동안의 압력 하강을 가질 수 있다. 바람직하게는, 본 명세서에 개시된 상부 분배기 및 하부 분배기를 통한 흐름은 0.25psi 미만의 순환 조작의 퍼징 단계 동안의 최대 전체 압력 하강을 가질 수 있다. 사이클의 다른 부분 동안, 예컨대 공급, 블로다운, 또는 다른 단계 동안의 압력 하강은 상기 기재된 것보다 크거나 작을 수 있다.
본 명세서의 실시형태에 따른 분배기는 먼지 또는 부스러기, 예컨대 약 1㎜ 미만이지만, 용기 내에 보유된 흡착 매체가 탈출할 수 없도록 충분히 미세한 직경을 갖는 입자에 의한 막힘에 저항할 수 있다. 용기에 함유된 흡착제의 용적이 실질적으로 완전한 직경의 구획에서 가장 크므로, 흐름 분배는 흐름이 용기의 곡선 구획, 즉 용기의 각각의 말단에서의 헤드를 떠날 때까지 ±5%보다 우수할 수 있다.
에어로졸 또는 전체 액체 방울이 공정처리되는 유체에 존재하는 경우에, 본 명세서에 개시된 분배기 장치는 액체 방울이 분배기 장치에 의해 포획되지 않도록(이는 심각한 부식을 발생시킬 수 있음) 갭 또는 흐름 경로를 제공한다. 마찬가지로, 하부 분배기 장치가 압력 경계의 내면과 경계접촉하는 구역은 분배기 장치의 밸런스에 적용되는 입자 차단 및/또는 이동에 대한 실질적으로 동일한 제한을 만족시킨다.
본 명세서에 개시된 분배기 장치는 또한 이것 위에 로딩된 입자 재료를 지지하고, 이러한 흡착제의 중량뿐만 아니라, 용기를 통해 흐름을 상방 또는 하방으로 조절하는 상류 또는 하류 밸브의 신속한 의도적인 또는 우연한 개방에 의해 생긴 높은 즉각적인 압력차 둘 다로 인한 붕괴에 저항할 수 있다.
이 물리적 강도에도 불구하고, 본 명세서에 개시된 분배기 장치는 또한 임의의 높은 국소 응력을 피하면서 압력 경계에 대한 제한을 제공하지 않는다. 이러한 높은 국소 응력은 국부적 피로, 예컨대 피로 크래킹을 초래할 수 있다. 예시적인 피로 크래킹은 수소 압력 변동 흡착 용기의 경우에서처럼 수소의 존재에 의해 가속된다. 본 명세서에 개시된 분배기 장치가 높은 국소 응력을 발생시키지 않으므로, 국부적 실패가 피해질 수 있다. 상기 기재된 바대로, 미립자가 로딩된 용기에 진입하고 이를 떠나는 흐름을 분배하기 위한 장치는 응축 상을 포획하지 않고, 압력 엔벨로프(envelope)에서 상당한 응력을 생성하지 않을 수 있다.
본 명세서에 개시된 분배기 장치는 가요성이 필요한 영역으로부터 먼 압력 경계에 부착된 비교적 강성인 핀의 사용으로 인해 매우 높은 압축 강도를 가질 수 있다. 그러므로, 용기 벽에 친밀하게 결합되거나 연결된 필요가 없는 매우 경질의 구조물이 생성될 수 있다. 응축 액체가 분배기의 하부 플랜지 아래로부터 자유롭게 흐를 수 있으므로, 분배기 장치는 액체에 대한 포획을 생성하지 않는다.
마지막으로, 장치의 흐름 분배 표면은 예컨대 볼트를 풀거나 연삭가공하고 부착 용접을 재용접함으로써 부식 또는 침식에 의해 손상될 때 새로 교체될 수 있다. 이것은, 용기가 현장에 설치되면 불가능한 나중의 열 처리를 요하는, 용기에서의 용접을 요하지 않는다. 추가로, 분배기는 제조, 설치 및 용기 내의 사용 동안 흡착제 재료의 더스팅(dusting)으로 인해 존재할 수 있는, 공급물 스트림에서의 먼지 또는 부스러기로 인해 막히지 않는다.
본 명세서에 개시된 분배기 장치의 실시형태는 하기 이점 중 하나 이상을 제공할 수 있다: 높은 응력의 국부적 구역을 발생시키지 않음; 유체를 포획하지 않고, 심지어 용기에서의 신속한 하향 흐름 시에도 붕괴에 저항함; 흐름이 용기의 완전 원통형 구획에 진입하기 전에 원하는 표적 범위로 흐름 변동을 감소시킴; 낮은 압력 퍼징 동안의 낮은 압력 하강을 생성함; 흡착 용기와 연관된 배관으로의 흡착제 매체의 이동을 방지함. 본 명세서의 실시형태는 기계적 붕괴, 흐름 분배, 국부적 응력의 회피, 액체 축적의 방지, 및 부스러기에 의한 막힘의 방지의 문제점을 동시에 해결한다. 본 명세서의 실시형태는 또한 흐름 분배기의 설치, 보수 및 제거의 용이성을 허용한다.
실시예
전산 유체 역학(CFD)은 본 명세서에 개시된 실시형태에 따라 상부 분배기 및 하부 분배기로부터 생긴 흡착 시스템 내의 흐름 패턴을 조사하도록 사용되었다. 하기 조건을 이용하여 CFD 연구를 수행하였다: 모든 다공성 매체를 층상 흐름 구역으로서 처리하였고; 가스 혼합물(수소 및 메탄)을 이상 가스로서 모델링하였으며; 입구 및 출구 파이프에서의 흐름을 표준 k-e 모델을 이용하여 난류로서 모델링하였고; 용기는 313K에서 등온인 것으로 생각되며; 다공도가 한정되고, 관성 및 점성 텐서(tensor) 둘 다를 등방성으로서 모델링하였으며(얼군(Ergun) 단순화); 용기는 8개 구역(도 7에 예시된 바대로 참조 번호 1 내지 8)으로 파괴되었고, 메탄은 음수의 질량 소스항을 통해 4-6 구역에 배치된 다공성 매체로부터 선형으로 제거되었다.
입구 조성물은 1.199㎏/s의 질량 흐름 속도에서 85.1중량%의 메탄 및 14.9중량%의 수소를 포함하였다. 혼합물은 6.4㎏/㎥의 밀도이고, 1.07 x 10-5Pa-s의 점도를 가졌다. 출구는 압력이 19.9bar인 순수한 수소였다.
상부 분배기 및 하부 분배기의 일 실시형태의 실제 기하구조가 모델에서 사용되었다. 분배기에서의 각각의 천공(홀)은 압력 손실 및 흐름 관계를 결정하기 위한 천공 플레이트 모델링에서 구분되었다.
용기의 각각의 구역에 진입하는 흐름의 표면 균일도(θ)는 하기 식에 기초하여 속도 규모 스칼라(ψ)를 사용하여 계산되었다:
Figure pct00001
식 중,
Figure pct00002
는 ψ의 표면 평균이고, ψf는 속도 스칼라의 페이스 값(face value)이고, Af는 페이스의 면적이다. 균일도 지수는 표면에서의 속도 규모 스칼라의 분포를 기술한다. 속도가 동등하게 분포되는 경우, 생성된 수는 1이다. (도 7에서와 같은 규정된 구역을 갖는) 흡착 시스템의 구역에 진입하고 이를 떠나는 흐름에 대한 CFD 분석의 표면 균일도의 결과가 표 1에 제시되어 있다.
Figure pct00003
분배기를 떠나는 흐름의 표면 균일도가 0.74이어서, 분배기가 훌륭히 일한다는 것을 제시한다. 흐름이 제2 다공성 매체 구역에 진입하는 때에, 표면 균일도가 0.93으로 증가하고, 흐름이 거의 균일하고, 여기서 활성 흡착의 우세함이 발생한다(4-6 구역).
하부 분배기를 통한 흐름은 배관에서 상류 굽힘에 의해 영향을 받을 수 있다. 예를 들어, 굽힘에 의해 도입될 수 있는 난류 및 회오리의 결과로서, 다른 것보다 더 많은 흐름이 상부 천공 플레이트의 일 구획을 떠날 수 있고; 유사한 흐름 분배이상이 또한 분배기(10)의 수직 구획(12)으로 도입될 수 있다. 몇몇 실시형태에서, 상부 플레이트에서의 천공의 위치 및/또는 수는 상류 흐름 고려에 기초하여 선택될 수 있다. 다른 실시형태에서, 상류 교란의 이유가 되는 상부 플레이트를 통한 더 균일한 흐름을 생성시키도록, 핀(32)이 설계될 수 있고, 입구 내의 핀의 배치(분배기(10)의 배향)가 선택될 수 있다.
본 개시내용이 제한된 수의 실시형태를 포함하지만, 본 개시내용의 이익을 갖는 당업자는 본 개시내용의 범위로부터 벗어나지 않는 다른 실시형태가 고안될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 따라서, 청구범위에 의해서만 범위가 제한되어야 한다.

Claims (37)

  1. 상부 헤드 및 하부 헤드를 포함하는 용기;
    하부 헤드 공급물/유출물 노즐;
    상기 용기 내에 배치된 적어도 하나의 흐름 허용 표면(flow permitting surface)을 갖고, 상기 하부 헤드 공급물/유출물 노즐의 입구를 포함하는 하부 분배기; 및
    상기 하부 분배기의 하부 부분과 상기 하부 헤드 공급물/유출물 노즐 사이의 흐름 갭(flow gap)을 포함하는, 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 하부 분배기는 상기 용기로부터 상기 하부 헤드 공급물/유출물 노즐로 액체가 배출되게 허용하고, 상기 하부 분배기에 근접한 용기 내에 배치된 고체 매체를 보유하기에 충분한 치수를 갖는 흐름 갭을 제공하도록 상기 용기 내에 배치된, 시스템.
  3. 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 흐름 허용 표면은 상기 하부 헤드 공급물/유출물 노즐의 축에 수직인 방향으로 가스의 흐름의 적어도 일부를 분배하도록 구성된, 시스템.
  4. 제3항에 있어서, 상기 적어도 하나의 흐름 허용 표면은 상기 하부 헤드 공급물/유출물 노즐의 축에 평행한 방향으로 가스의 흐름의 적어도 일부를 분배하도록 구성된, 시스템.
  5. 제1항에 있어서, 상기 하부 분배기는 하부 헤드 공급물/유출물 노즐 어퍼처(aperture)에 가장 가까운 흐름 허용 표면의 최저 엣지 아래로 연장되도록 구성된 적어도 하나의 구조 지지 핀(structural support fin)을 추가로 포함하는, 시스템.
  6. 제5항에 있어서, 상기 구조 지지 핀은 상기 하부 헤드 공급물/유출물 노즐에 부착된, 시스템.
  7. 제1항에 있어서, 상기 하부 분배기는 상기 하부 헤드 공급물/유출물 노즐의 축에 수직인 질량 흐름의 75% 내지 100%, 및 상기 하부 헤드 공급물/유출물 노즐의 축에 평행한 질량 흐름의 0% 내지 25%를 제공하도록 구성된, 시스템.
  8. 제1항에 있어서, 상기 하부 분배기는 상기 용기 내에 배치되고, 상기 적어도 하나의 흐름 허용 표면을 통한 질량 흐름의 75% 내지 95% 및 상기 흐름 갭을 통한 질량 흐름의 5% 내지 25%를 제공하도록 구성된, 시스템.
  9. 제1항에 있어서,
    상부 헤드 공급물/유출물 노즐; 및
    상기 상부 헤드 공급물/유출물 노즐에 근접한 용기 내에 배치된 상부 분배기를 추가로 포함하는, 시스템.
  10. 제9항에 있어서, 상기 상부 분배기는 상기 상부 헤드 공급물/유출물 노즐과 유체 연통하는 흐름 도관을 포함하되, 상기 흐름 도관은 상기 상부 헤드 공급물/유출물 노즐의 축에 수직인 방향으로 가스의 흐름의 적어도 일부를 분배하도록 구성된 하나 이상의 흐름 허용 피처(flow permitting feature)를 포함하는, 시스템.
  11. 압력 변동(pressure swing) 또는 온도 변동(temperature swing) 흡착 시스템으로서,
    상부 헤드 및 하부 헤드를 포함하는 용기;
    하부 헤드 공급물/유출물 노즐;
    상기 용기 내에 배치된 흡착 매체;
    상기 용기 내에 배치되고, 상기 하부 헤드 공급물/유출물 노즐의 입구를 포함하는 하부 분배기를 포함하되,
    상기 하부 분배기는
    적어도 하나의 흐름 허용 표면; 및
    상기 하부 헤드 공급물/유출물 노즐에 제거 가능하게 부착된 적어도 하나의 구조 지지 핀을 포함하는, 압력 변동 또는 온도 변동 흡착 시스템.
  12. 제11항에 있어서, 상기 구조 지지 핀은 하부 헤드 공급물/유출물 노즐 어퍼처에 가장 가까운 흐름 허용 표면의 최저 부분 아래로 상기 하부 헤드 공급물/유출물 노즐로 연장되고, 상기 하부 헤드 공급물/유출물 노즐과 관련하여 하부 분배기를 중앙배치하도록 구성된, 압력 변동 또는 온도 변동 흡착 시스템.
  13. 제12항에 있어서, 상기 구조 지지 핀의 상부는 상기 적어도 하나의 흐름 허용 표면에 구조 지지체(structural support)를 제공하는, 압력 변동 또는 온도 변동 흡착 시스템.
  14. 제11항에 있어서, 상기 하부 분배기는
    상부 플랜지형 구획(flanged section), 하부 플랜지형 구획, 및 수직 구획의 주연(periphery)을 획정하는 2개의 수직 플랜지형 구획을 포함하는 2개 이상의 천공 플레이트 구획;
    상기 2개 이상의 천공 플레이트 구획의 상부 플랜지형 구획에 연결된 상부 천공 플레이트 구획을 포함하는, 압력 변동 또는 온도 변동 흡착 시스템.
  15. 제14항에 있어서, 상기 2개 이상의 천공 플레이트 구획 및 상기 수평 천공 플레이트 구획의 천공의 직경은 상기 흡착 매체의 직경보다 작은, 압력 변동 또는 온도 변동 흡착 시스템.
  16. 제14항에 있어서, 상기 2개 이상의 천공 플레이트 구획은 각각의 수직 플랜지형 구획에서 연결되어 육각형, 팔각형 또는 원통형 구조물을 형성하는, 압력 변동 또는 온도 변동 흡착 시스템.
  17. 제16항에 있어서, 상기 하부 분배기는 상기 하부 헤드의 내부구조에 근접한 하부 헤드 공급물/유출물 노즐의 내경보다 큰 평균 외경을 갖는, 압력 변동 또는 온도 변동 흡착 시스템.
  18. 제16항에 있어서, 상기 구조 지지 핀은 상기 하부 플랜지형 구획 아래로 상기 하부 헤드 공급물/유출물 노즐로 연장되고, 상기 하부 헤드 공급물/유출물 노즐과 관련하여 하부 분배기를 중앙배치하도록 구성된, 압력 변동 또는 온도 변동 흡착 시스템.
  19. 제18항에 있어서, 상기 구조 지지 핀의 상부는 상기 상부 천공 플레이트 구획에 구조 지지체를 제공하는, 압력 변동 또는 온도 변동 흡착 시스템.
  20. 제14항에 있어서, 상기 2개 이상의 천공 플레이트 구획의 하부 플랜지형 구획과 상기 용기의 하부 헤드의 내면 사이의 흐름 갭을 추가로 포함하는, 시스템.
  21. 제20항에 있어서, 상기 하부 헤드와 상기 하부 분배기 사이의 흐름 갭의 치수는 상기 용기 내에 흡착 매체를 보유하고, 상기 용기로부터 상기 하부 헤드 공급물/유출물 노즐을 통해 액체가 배출되게 하는 흐름 영역을 제공하도록 구성된, 압력 변동 또는 온도 변동 흡착 시스템.
  22. 제20항에 있어서, 상기 하부 분배기는
    상기 수평 천공 플레이트 구획을 통한 질량 흐름의 0% 내지 25%;
    상기 수직 구획을 통한 질량 흐름의 50% 내지 95%; 및
    상기 갭을 통한 질량 흐름의 5% 내지 25%를 제공하도록 구성되고;
    상기 범위는, 상기 흡착 매체와의 접촉을 위해 상기 하부 헤드 공급물/유출물 노즐로부터 상기 용기의 내부구조로 통과하거나 그 반대로 통과하는 전체 질량 흐름을 기준으로, 합해서 100%이 되는, 압력 변동 또는 온도 변동 흡착 시스템.
  23. 제11항에 있어서, 상기 하부 분배기는 상기 노즐의 하류의 5개의 하부 헤드 공급물/유출물 노즐 내경 내에 적어도 0.9의 균일도 지수(uniformity index)를 갖는 상기 용기 내의 흐름을 제공하도록 구성된, 압력 변동 또는 온도 변동 흡착 시스템.
  24. 제14항에 있어서, 상기 하부 분배기는 상기 하부 헤드 공급물/유출물 노즐의 축에 수직인 질량 흐름의 75% 내지 99%, 및 상기 하부 헤드 공급물/유출물 노즐의 축에 평행한 질량 흐름의 1% 내지 25%를 제공하도록 구성된, 압력 변동 또는 온도 변동 흡착 시스템.
  25. 제14항에 있어서, 상기 상부 천공 플레이트 구획은 편평한 플레이트를 포함하는, 압력 변동 또는 온도 변동 흡착 시스템.
  26. 제14항에 있어서, 상기 상부 천공 플레이트 구획은 하나 이상의 구형 또는 타원형 구획을 포함하는, 압력 변동 또는 온도 변동 흡착 시스템.
  27. 제11항에 있어서,
    상부 헤드 공급물/유출물 노즐; 및
    상기 상부 헤드 공급물/유출물 노즐에 근접한 용기 내에 배치된 상부 분배기를 추가로 포함하는, 압력 변동 또는 온도 변동 흡착 시스템.
  28. 제27항에 있어서, 상기 상부 분배기는 상기 상부 헤드 공급물/유출물 노즐의 축에 수직인 방향으로 가스의 흐름의 적어도 일부를 분배하도록 구성된 하나 이상의 흐름 허용 피처를 포함하는, 상기 상부 헤드 공급물/유출물 노즐과 유체 연통하는, 흐름 도관을 포함하는, 압력 변동 또는 온도 변동 흡착 시스템.
  29. 제28항에 있어서, 상기 상부 분배기는 상기 상부 분배기로부터 상기 용기로 액체가 배출되도록 허용하는 하나 이상의 천공을 포함하는 하부 캡 구획(cap section)을 추가로 포함하는, 압력 변동 또는 온도 변동 흡착 시스템.
  30. 제14항에 있어서, 상기 하부 헤드 공급물/유출물 노즐은 상기 용기로부터 액체를 배출시키는 입구 흐름 어퍼처를 향해 기울어진, 압력 변동 또는 온도 변동 흡착 시스템.
  31. 용기의 하부 헤드에서 사용하기 위한 분배기로서,
    적어도 하나의 흐름 허용 표면; 및
    상기 적어도 하나의 흐름 허용 표면에 구조 지지체를 제공하고, 상기 분배기로부터 상기 분배기가 배치된 용기 노즐로 로드(load)를 운반하며, 상기 용기 노즐에 제거 가능하게 부착되도록 구성된 적어도 하나의 구조 지지 핀을 포함하는, 분배기.
  32. 용기의 하부 헤드에서 사용하기 위한 분배기로서,
    상부 플랜지형 구획, 하부 플랜지형 구획, 및 수직 구획의 주연을 획정하는 2개의 수직 플랜지형 구획을 포함하는 2개 이상의 천공 플레이트 구획;
    상기 2개 이상의 천공 플레이트 구획의 상부 플랜지형 구획에 연결된 상부 천공 플레이트 구획을 포함하는, 분배기.
  33. 제32항에 있어서, 상기 연결된 수직 플랜지형 구획 사이에 배치된 구조 지지 핀을 추가로 포함하는, 분배기.
  34. 제33항에 있어서, 상기 구조 지지 핀은 상기 하부 플랜지형 구획 아래로 용기의 하부 헤드 공급물/유출물 노즐로 연장되고, 상기 하부 헤드 공급물/유출물 노즐과 관련하여 상기 하부 분배기를 중앙배치하도록 구성된, 분배기.
  35. 제34항에 있어서, 상기 구조 지지 핀의 상부는 상기 상부 천공 플레이트 구획에 구조 지지체를 제공하는, 분배기.
  36. 용기로 흐름을 분배하도록 사용하기 위한 분배기로서,
    상기 분배기를 통한 흐름을 허용하는 하나 이상의 어퍼처를 포함하는 수직 구획;
    상기 분배기를 통한 흐름을 허용하는 하나 이상의 어퍼처를 포함하는 수직 구획에 연결된 상부 플레이트 구획;
    상기 수직 구획 및 상기 상부 플레이트 구획에 연결된 하나 이상의 구조 지지 핀을 포함하되,
    상기 구조 지지 핀은 상기 분배기에 구조 지지체를 제공하고, 상기 분배기로부터 상기 분배기가 배치된 용기 노즐로 로드를 운반하도록 구성된, 분배기.
  37. 흐름 어퍼처 및 상기 어퍼처를 포함하는 노즐을 갖는 하부 헤드를 포함하는 용기로서,
    상기 노즐은 상기 용기로부터 액체가 자유롭게 배출되게 허용하는 어퍼처를 향해 기울어진, 용기.
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