KR20180026461A - 물질 전달 칼럼을 위한 고정형 밸브를 가진 접촉 트레이 및 제조 방법 - Google Patents

Abstract

고정형 밸브 접촉 트레이(26)는 물질 전달 또는 열 교환 칼럼에 사용하기 위한 것이며, 접촉 트레이의 트레이 데크에 걸쳐 분포되는 복수의 고정형 밸브(32)를 갖는다. 각각의 고정형 밸브(32)는, 트레이 데크 내의 아래에 놓인 개구(46)보다 넓고 아래에 놓인 개구를 지나 외향으로 연장되는 밸브 커버(50), 하향으로 비스듬한 밸브 커버의 주연부 영역(56), 및 트레이 데크의 평면 위로 융기된 개구의 경계 영역(48)을 갖는다.

Description

물질 전달 칼럼을 위한 고정형 밸브를 가진 접촉 트레이 및 제조 방법

본 발명은 일반적으로 물질 전달(mass transfer) 및 열 교환(heat exchange)이 이루어지는 칼럼(column)에 관한 것으로, 보다 상세하게는 칼럼 내에서 유동하는 유체 스트림(fluid stream)들 사이의 상호작용을 용이하게 하기 위해 그러한 칼럼에 사용하기 위한 접촉 트레이(contact tray), 및 접촉 트레이를 제조하는 방법에 관한 것이다.

본 명세서에 사용되는 바와 같이, 용어 "물질 전달 칼럼"은 물질 전달 및/또는 열 교환이 이루어지는 칼럼을 지칭한다. 물질 전달 칼럼의 예는 증류, 흡수, 스트리핑(stripping), 및 추출 칼럼을 포함한다.

상승하는 유체 스트림과 하향으로 유동하는 유체 스트림 사이의 접촉 및 물질 전달을 촉진하기 위해 물질 전달 칼럼에서 다양한 유형의 트레이가 흔히 사용된다. 상승하는 유체는 전형적으로 증기이고, 하강하는 유체는 전형적으로 액체이지만, 액체-액체 및 기체-액체 시스템이 또한 알려져 있다. 각각의 트레이는 통상적으로 칼럼의 실질적으로 전체 수평 단면에 걸쳐 수평으로 연장되고, 원형 칼럼 벽 또는 쉘(shell)의 내측 표면에 용접된 링(ring)에 의해 트레이의 주연부 주위에서 지지된다. 다수의 트레이가 인접한 트레이들 사이에 균일한 수직 간격을 갖고서 이러한 방식으로 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.

전술된 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 부착 레그(attachment 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 통한 증기 또는 유체 유량의 변동에 응답하여 상하로 이동할 수 있다. 밸브 커버는 개구를 통한 하향으로의 유체의 바람직하지 않은 위핑(weeping)에 대해 고정형 및 이동가능 밸브 둘 모두 내의 개구를 차폐하는, 그리고 트레이 데크를 따라 유동하는 유체와의 향상된 상호작용을 위해 개구를 통해 상승한 증기 또는 다른 유체를 측방향으로 지향시키는 기능을 한다. 밸브 커버 및 부착 레그가 별도로 제조된 다음에 트레이 데크에 체결되는 유형의 고정형 및 이동가능 밸브에서, 밸브 커버가 개구의 차폐 및 상승하는 유체의 방향전환을 용이하게 하기 위해 개구의 주연부를 지나 연장되도록 밸브 커버를 개구보다 크게 제조하는 것이 알려져 있다. 소정 유형의 고정형 밸브에서, 밸브 커버 및 부착 레그는 부착 레그의 하부 단부를 트레이 데크에 연결된 상태로 유지시키는 펀칭(punching) 작업으로 트레이 데크로부터 형성된다. 이들 유형의 고정형 밸브에서, 밸브 커버는 밸브 커버가 형성된 트레이 데크 내의 개구와 동일한 치수를 갖는다. 결과적으로, 개구를 지나 연장되는 밸브 커버에 의해 얻어질 수 있는 이득이 실현되지 않았고, 그러한 밸브의 제조를 허용하는 방법에 대한 필요성이 생겼다.

일 태양에서, 본 발명은 물질 전달 칼럼에 사용하기 위한 접촉 트레이에 관한 것이다. 접촉 트레이는 대체로 평탄한 트레이 데크, 및 트레이 데크에 걸쳐 분포되는 복수의 고정형 밸브를 포함한다. 각각의 고정형 밸브는 트레이 데크를 통한 유체의 통과를 허용하기 위해 트레이 데크를 통해 연장되는 개구, 및 개구 위의 고정된 위치에서 부착 레그에 의해 지지되는 밸브 커버를 포함한다. 부착 레그는 트레이 데크와 일체형인 하부 단부를 갖는다. 밸브 커버 및 부착 레그의 적어도 일부분은 아래에 놓인 개구의 외주연부를 지나 외향으로 연장된다.

다른 태양에서, 본 발명은 물질 전달 칼럼에 사용하기 위한 접촉 트레이 내에 고정형 밸브를 형성하는 방법에 관한 것이다. 방법은 평탄한 상부 표면을 갖는 강성 시트를 제공하는 단계; 엠보싱된(embossed) 밸브 커버 및 부착 레그를 생성하도록 시트의 일부분을 상향으로 변형시키는 단계 - 부착 레그는 밸브 커버에 연결되는 제1 단부 및 반대편 제2 단부를 가짐 -; 부착 레그의 제2 단부를 시트에 연결된 상태로 유지시키면서 엠보싱된 밸브 커버 및 부착 레그를 시트의 상향으로 변형된 부분으로부터 분리시키고, 그럼으로써 분리된 밸브 커버 및 부착 레그 아래에 놓인 시트 내의 개구 및 개구의 주연부를 따른 시트의 융기된 경계 층을 생성하는 단계; 및 개구의 단면적을 감소시켜 밸브 커버 및 부착 레그의 적어도 일부분이 감소된 단면적을 가진 개구를 지나 외향으로 연장되도록 시트의 융기된 경계 층을 누르는 단계를 포함한다.

본 명세서의 일부를 형성하고, 동일한 도면 부호가 다양한 도면에서 동일한 구성요소를 나타내기 위해 사용되는 첨부 도면에서:
도 1은 물질 전달 및/또는 열 교환이 이루어지도록 의도되는 그리고 본 발명의 고정형 밸브 접촉 트레이의 일 실시예를 도시하기 위해 칼럼의 쉘의 일부분이 절결된 칼럼의 부분 사시도.
도 2는 도 1에 도시된 칼럼 내의 접촉 트레이의 확대 사시도.
도 3은 접촉 트레이의 밸브를 더욱 확대된 축척으로 도시하는, 도 1 및 도 2의 접촉 트레이 중 하나의 부분 사시도.
도 4는 고정형 밸브 중 하나가 접촉 트레이 내에 형성되는 공정 중에 있을 때 이러한 고정형 밸브를 도시하는, 접촉 트레이 중 하나의 부분 사시도.
도 5는 도 4에서와 동일한 형성 단계에서 밸브를 도시하는 평면도.
도 6은 도 5의 선 6-6을 따른 수직 단면에서 화살표의 방향으로 취해진 도 4 및 도 5에 도시된 밸브의 측면도.
도 7은 후속 형성 단계에서 도 4 내지 도 6의 밸브를 도시하는 부분 사시도.
도 8은 도 7에서와 동일한 형성 단계에서 밸브를 도시하는 평면도.
도 9는 도 8의 선 9-9를 따른 수직 단면에서 화살표의 방향으로 취해진 도 7 및 도 8에 도시된 밸브의 측면도.
도 10은 도 9에 도시된 도면으로부터 90° 회전된 그리고 도 9의 선 10-10을 따른 수직 단면에서 화살표의 방향으로 취해진 밸브의 단부도.
도 11은 도 4 내지 도 10의 밸브를 완성된 형태로 도시하는 부분 사시도.
도 12는 완성된 밸브의 평면도.
도 13은 완성된 밸브의 측면도.
도 14는 완성된 밸브의 단부도.
도 15는 도 14에 도시된 단부의 반대편 단부를 도시하는 완성된 밸브의 단부도.
도 16은 완성된 밸브의 저면도.
도 17은 도 12의 선 17-17을 따른 수직 단면에서 화살표의 방향으로 취해진 완성된 밸브의 확대 측면도.
도 18은 도 17의 선 18-18을 따른 수직 단면에서 화살표의 방향으로 취해진 완성된 밸브의 단부도.
도 19는 본 발명의 특징이 없는 고정형 밸브 접촉 트레이에 대한 본 발명의 고정형 밸브 접촉 트레이의 비교 성능을 도시하는 그래프.

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. 칼럼(10)은 구성이 대체로 원통형일 수 있는 직립 외부 쉘(12)을 포함할 수 있지만, 다각형을 포함하는 다른 구성이 가능하고 본 발명의 범주 내에 있다. 쉘(12)은 임의의 적합한 직경 및 높이를 가질 수 있고, 바람직하게는 칼럼(10)의 작동 동안에 존재하는 조건 및 유체에 불활성이거나 달리 양립가능한 하나 이상의 강성 재료로부터 구성될 수 있다.

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, 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 칼럼일 수 있다.

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 칼럼(10)의 높이를 따라 적절한 위치에 위치되는, 하부 공급 라인(feed line)(16a) 또는 상부 공급 라인(16b)과 같은 임의의 개수의 공급 라인(16)을 통해 칼럼(10) 내로 지향될 수 있다. 하나의 구현예에서, 증기 스트림은 공급 라인(16a, 16b)을 통해 칼럼(10) 내로 도입되기보다는 칼럼(10) 내에서 생성될 수 있다. 하나 이상의 유체 스트림은 하부 배출 라인(takeoff line)(18a) 및 상부 배출 라인(18b)과 같은 임의의 개수의 배출 라인(18)을 통해 칼럼(10) 밖으로 지향될 수 있다. 하나의 구현예에서, 액체는 상부 공급 라인(16b)을 통해 도입되고 칼럼(10)을 통해 하강하며 하부 배출 라인(18a)을 통해 제거될 수 있고, 한편 증기는 하부 공급 라인(16a)을 통해 도입되고 칼럼(10)을 통해 상승하며 상부 배출 라인(18b)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 칼럼 구성요소는 도면에 예시되지 않는데, 왜냐하면 그것들이 사실상 종래의 것이고, 이들 구성요소의 예시가 본 발명의 이해에 필요한 것으로 여겨지지 않기 때문이다.

본 발명에 따르면, 복수의 쌍의 고정형-밸브 접촉 트레이(20, 22)가 칼럼(10)의 개방 내부 영역(14) 내에 위치되어 개방 내부 영역(14) 내에서 유동하는 유체의 상호작용을 용이하게 한다. 트레이(20, 22)는 칼럼(10)의 전체 단면에 걸쳐 대체로 수평으로 연장되고, 각각의 트레이(20)가 트레이 중 하나(22) 위에 놓이고 그것에 수직으로 인접하도록 교번하는 방식으로 배열된다. 각각의 트레이(20, 22)의 특정 설계는 본 발명의 범주 내에 유지되는 상태에서 달라질 수 있다.

도 1 및 도 2의 예시된 실시예에서, 트레이(20, 22)는 하강하는 유체가 각각의 트레이(20, 22) 상에서 단부에서 단부까지 반대 유동 방향들로 유동하는 단일-패스(single-pass) 유체 유동 배열을 형성하도록 구성된다. 각각의 트레이(20)는 통상적으로 상호연결된 트레이 패널로부터 형성되는 트레이 데크(26)의 일 단부에 위치되는 측부 하강 유로(24)를 갖는다. 측부 하강 유로(24)는 트레이 데크(26)로부터 하강하는 유체를 수용하고 제거하며, 그것을 쌍을 이룬 아래에 놓인 트레이(22)의 트레이 데크(28)의 일 단부로 전달한다. 유체는 이어서 트레이 데크(28)를 가로질러 반대 방향으로, 트레이 데크(28)의 반대편 단부에 위치되는 측부 하강 유로(30)로 유동한다. 유체는 측부 하강 유로(30)에 진입하고, 다음의 아래에 놓인 트레이(20)의 트레이 데크(26)로 전달된다. 이러한 유동 패턴이 각각의 하부 쌍의 트레이(20, 22) 상에서 반복된다. 트레이(20, 22)가 단일-패스 유체 유동을 위해 구성되는 것으로 예시되지만, 본 발명은 다중-패스(multi-pass) 유동을 위해 구성되는 트레이를 포함한다.

증기 또는 다른 유체가 트레이 데크(26, 28)를 통해 상승하고 트레이 데크(26, 28)의 상부 표면을 가로질러 유동하면서 상호작용하도록 허용하기 위해, 고정형 밸브(32)가 트레이(20, 22)의 트레이 데크(26, 28)의 일부 부분 상에 사전선택된 패턴으로 위치된다. 이들 고정형 밸브(32)를 포함하는 트레이 데크(26, 28)의 영역이 통상적으로 트레이(20, 22)의 활성 영역으로 지칭된다.

위에 놓인 트레이(20)의 측부 하강 유로(24) 아래에 놓인 트레이 데크(28)의 영역은 입구 패널(34)을 포함하고, 통상적으로 구멍이 없거나(imperforate) 하강하는 유체가 입구 패널(34)을 통과하는 것을 방해하거나 방지하는 차폐된 유동 통로를 갖는다. 유사하게, 위에 놓인 트레이(22)의 측부 하강 유로(30) 아래에 놓인 트레이 데크(26)의 영역은 구멍이 없거나 차폐된 유동 통로를 갖는 입구 패널(36)을 포함한다.

각각의 트레이(20)의 측부 하강 유로(24)는 칼럼(10)의 개방 내부 영역(14)에 걸쳐 현 모양(chordal) 방식으로 연장되는 벽(38)을 포함한다. 벽(38)의 상부 부분, 또는 벽(38)에 부착된 별개의 피스(piece)가 트레이 데크(26) 위로 상향으로 연장되어 입구 위어(inlet weir)(40)를 형성하며, 이러한 입구 위어는 액체가 위어(40) 위로 넘쳐 측부 하강 유로(24)에 진입하기 전에 트레이 데크(26) 상에 축적되게 한다. 벽(38)의 하부 부분이 아래에 놓인 트레이 데크(28) 위로 이격되거나 유동 개구(도시되지 않음)를 포함하여, 유체가 트레이 데크(26)의 반대편 단부에 있는 측부 하강 유로(30)에 진입하기 전에 측부 하강 유로(24)로부터 빠져나가 트레이 데크(28)의 상부 표면을 따라 유동하도록 허용한다.

유사하게, 각각의 트레이(22) 상의 측부 하강 유로(30)는 아래에 놓인 트레이 데크(26) 위로 이격되거나 유동 개구(도시되지 않음)를 포함하여, 유체가 측부 하강 유로(30)로부터 빠져나가 트레이 데크(26)의 상부 표면을 따라 유동하도록 허용하는 하부 부분을 갖는 현 모양 벽(42)을 포함한다. 벽(42)의 상부 부분, 또는 벽(42)에 부착된 별개의 피스가 트레이 데크(28) 위로 상향으로 연장되어 입구 위어(44)를 형성한다. 각각의 벽(38, 42)이 평탄하고 수직으로 연장되는 것으로 예시되지만, 계단형, 경사형 또는 다중-현 모양 벽 또는 다른 구성이 본 발명의 범주 내에 있다.

이제 도 3 및 도 13 내지 도 18을 참조하면, 트레이 데크(26) 상의 각각의 고정형 밸브(32)는 트레이 데크(26)를 통한 유체의 통과를 허용하기 위해 트레이 데크(26)를 통해 연장되는 개구(46), 및 개구(46)의 주연부를 따른 트레이 데크(26) 내의 융기된 경계 영역(48)을 포함한다. 각각의 고정형 밸브(32)는 또한 개구(46) 위의 고정된, 사전선택된 위치에서 부착 레그(52, 54)에 의해 지지되는 밸브 커버(50)를 포함한다. 2개의 부착 레그(52, 54)가 밸브 커버(48)를 지지하기 위해 예시된 실시예에 사용되지만, 필요할 경우 추가의 부착 레그가 사용될 수 있다. 예시된 실시예의 부착 레그(52, 54)는 경사지며, 밸브 커버(50)의 서로 반대편에 있는 단부들에 위치된다. 부착 레그(52, 54)의 상부 단부는 밸브 커버(50)의 에지에 부착되고 에지와 일체형이다. 부착 레그(52, 54)의 하부 단부는 트레이 데크(26)에 부착되고 트레이 데크와 일체형이다. 각각의 부착 레그(52 또는 54)의 경사각은 하나의 실시예에서 트레이 데크(26)의 평면을 기준으로 하여 반대편 부착 레그(52 또는 54)를 향하는 방향으로 20° 내지 80°이다.

도 12를 추가로 참조하여 볼 수 있는 바와 같이, 부착 레그(52)는 부착 레그(54)의 폭보다 큰 폭을 가지며, 이때 두 부착 레그(52, 54)는 밸브 커버(50)의 폭보다 작은 폭을 갖는다. 고정형 밸브(32)는 부착 레그(52, 54)가 트레이 데크(26)의 상부 표면을 따라 전반적인 유체 유동 방향으로 정렬되도록 트레이 데크(26) 상에서 배향되며, 이때 보다 넓은 부착 레그(52)가 고정형 밸브(32)의 상류측에 위치된다.

예시된 실시예의 밸브 커버(50)는 하향으로 비스듬한 외주연부 영역(56) 및 밸브 커버(50)의 밑면 상에 하향으로 연장되는 돌출부(60)(도 13)를 형성하는 중심 딤플(dimple)(58)을 가진 원형이다. 밸브 커버(50)는 트레이 데크(26)의 평면에 평행한 평면 내에 놓이지만, 밸브 커버(50)는 예컨대 트레이 데크(26)의 상부 표면 상에서의 전반적인 유체 유동 방향의 상향 방향으로 경사질 수 있다. 트레이 데크(28) 상의 각각의 고정형 밸브(32)는 트레이 데크(26) 상의 고정형 밸브와 동일한 구성을 갖는다.

밸브 커버(50) 및 부착 레그(52, 54)는, 밸브 커버(50) 및 부착 레그(52, 54)의 적어도 일부분이 아래에 놓인 개구(46)의 외주연부를 지나 외향으로 연장되어 개구(46)를 통한 유체의 불리한 하향 위핑에 대해 개구를 더욱 효과적으로 차폐하게 하는 방식으로 형성된다.

도 4 내지 도 10을 참조하면, 고정형 밸브(32)를 형성하는 방법은 트레이 데크(26 또는 28)로서 사용될 금속 또는 금속 합금과 같은 강성 시트 재료를 제공하는 단계를 포함한다. 시트의 일부분이 초기에 비스듬한 주연부 영역(56) 및 선택적인 딤플(58)을 갖는 엠보싱된 밸브 커버(48)를 형성하도록 적합한 성형 기술을 사용하여 상향으로 변형된다. 시트의 연신(stretching) 및 변형의 이러한 초기 단계에서, 밸브 커버(48)의 전체 주연부 영역(56)이 시트에 부착되어 유지된다. 시트의 추가의 변형이 경계 영역(48)이 밸브 커버(48)의 주연부 영역(56)에 부착되어 유지되는 상태에서 형성되고 시트의 평면 위로 상승되게 하며, 또한 부착 레그(52, 54)가 주연부 영역(56)에 부착되어 유지되는 상태에서 시트의 엠보싱된 부분으로서 형성되게 한다.

시트가 엠보싱된 경계 영역(48)을 형성하기에 충분히 변형된 후에, 시트는 부착 레그의 하부 단부를 시트에 연결된 상태로 유지시키면서 엠보싱된 밸브 커버(50) 및 부착 레그(52, 54)를 위로 향한 경계 영역(48)으로부터 분리시키도록 절단된다. 시트의 이러한 절단은 개구(46)의 주연부를 생성한다. 일단 밸브 커버(50) 및 부착 레그(52, 54)의 하부 단부를 제외한 전부가 절단 작업에 의해 시트로부터 분리되었으면, 그것들은 밸브 커버와 개구 사이의 수직 간격의 원하는 여유(clearance)를 제공하기 위해 밸브 커버(50)를 개구(46) 위의 사전선택된 위치에 배치하도록 추가로 상향으로 이동될 수 있다.

이러한 제조 공정은 개구(46)의 면적을 감소시키도록 융기된 경계 영역(48)을 개구(46)의 주연부를 따라 하향으로 시트의 평면을 향해 누르고, 그럼으로써 밸브 커버(50) 및 부착 레그(52, 54)가 융기된 경계 영역(48)을 지나 외향으로 연장되게 하는 단계를 포함한다. 이는 엠보싱된 밸브 커버(50) 및 부착 레그(52, 54)가 시트로부터 분리되었을 때 융기된 경계 영역이 위치되었던 완전히 연신되고 변형된 위치로부터 눌린 융기된 경계 영역(48)을 도시하는 도 10에서 볼 수 있다. 도 18은 시트의 평면 위로 상승되어 유지되는 상태에서 더욱 더 눌려 개구(48)의 면적을 추가로 감소시키고 개구(46)를 지나 연장되는 밸브 커버(50) 및 부착 레그(52, 54)의 면적을 추가로 증가시킨 융기된 경계 영역(48)을 도시한다. 경계 영역(48)은 시트, 즉 트레이 데크(26)의 평면으로 완전히 복귀될 수 있지만, 본 발명의 대부분의 실시예에서 그것은 트레이(20, 22)의 증기 처리 용량을 용이하게 하기 위해 적어도 부분적으로 상승되어 유지될 것이다.

비교 시험을 통해, 밸브 커버(50)가 개구(46)를 지나 연장되고 밸브 커버(50)의 주연부 영역(56)이 하향으로 비스듬하며 개구(46)의 경계 영역(48)이 트레이 데크(26 또는 28)의 평면 위로 융기되는 상태로 고정형 밸브(32)를 형성하는 것이 고정형 밸브(32)를 통해 상승하는 증기 내에의 액체의 비말동반(entrainment)을 감소시키고 고정형 밸브를 통한 하향으로의 액체의 위핑을 감소시키는 것으로 밝혀졌다. 비교 시험에서, 본 발명의 고정형 밸브(32)를, 전술된 특징은 없지만 그 외에는 구성이 유사한 종래의 밸브에 대해 시험하였다. 시험 결과가 도 19에 기재된다.

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 (20)

1. 물질 전달 칼럼(mass transfer column)에 사용하기 위한 접촉 트레이(contact tray)로서,
   대체로 평탄한 트레이 데크(tray deck); 및
   트레이 데크에 걸쳐 분포되는 복수의 고정형 밸브(fixed valve) - 각각의 상기 고정형 밸브는 트레이 데크를 통한 유체의 통과를 허용하기 위해 트레이 데크를 통해 연장되는 개구, 및 상기 개구 위의 고정된 위치에서 부착 레그(attachment leg)에 의해 지지되는 밸브 커버를 포함하고, 상기 부착 레그는 트레이 데크와 일체형인 하부 단부를 가짐 - 를 포함하고,
   상기 밸브 커버 및 상기 부착 레그의 적어도 일부분은 아래에 놓인 개구의 외주연부를 지나 외향으로 연장되는, 접촉 트레이.
2. 제1항에 있어서, 상기 부착 레그는 경사지는, 접촉 트레이.
3. 제1항에 있어서, 상기 부착 레그는 상기 밸브 커버의 서로 반대편에 있는 단부들에 정렬되는 제1 및 제2 부착 레그를 포함하는, 접촉 트레이.
4. 제1항에 있어서, 상기 밸브 커버는 원형인, 접촉 트레이.
5. 제1항에 있어서, 상기 밸브 커버는 밸브 커버의 밑면으로부터 하향으로 연장되는 중심에 위치된 돌출부를 갖는, 접촉 트레이.
6. 제1항에 있어서, 상기 밸브 커버는 비스듬한 외주연부를 갖는, 접촉 트레이.
7. 제1항에 있어서, 상기 부착 레그는 상기 밸브 커버의 서로 반대편에 있는 단부들에 정렬되는 제1 및 제2 부착 레그를 포함하고, 상기 제1 및 제2 부착 레그 둘 모두는 밸브 커버의 폭보다 작은 폭을 갖는, 접촉 트레이.
8. 제7항에 있어서, 상기 제1 및 제2 부착 레그 중 하나는 상기 제1 및 제2 부착 레그 중 다른 하나보다 큰 폭을 갖는, 접촉 트레이.
9. 제1항에 있어서, 각각의 개구의 주연부를 따른 트레이 데크 내의 융기된 경계 영역을 포함하는, 접촉 트레이.
10. 제1항에 있어서, 상기 부착 레그는 20° 내지 80°의 각도로 경사지는, 접촉 트레이.
11. 물질 전달 칼럼에 사용하기 위한 접촉 트레이 내에 고정형 밸브를 형성하는 방법으로서,
    평탄한 상부 표면을 갖는 강성 시트를 제공하는 단계;
    엠보싱된(embossed) 밸브 커버 및 부착 레그를 생성하도록 시트의 일부분을 상향으로 변형시키는 단계 - 상기 부착 레그는 밸브 커버에 연결되는 제1 단부 및 반대편 제2 단부를 가짐 -;
    부착 레그의 제2 단부를 시트에 연결된 상태로 유지시키면서 엠보싱된 밸브 커버 및 부착 레그를 시트의 상향으로 변형된 부분으로부터 분리시키고, 그럼으로써 분리된 밸브 커버 및 부착 레그 아래에 놓인 시트 내의 개구 및 개구의 주연부를 따른 시트의 융기된 경계 영역을 생성하는 단계; 및
    개구의 단면적을 감소시켜 밸브 커버 및 부착 레그의 적어도 일부분이 감소된 단면적을 가진 개구를 지나 외향으로 연장되도록 시트의 융기된 경계 영역을 누르는 단계를 포함하는, 방법.
12. 제11항에 있어서, 엠보싱된 밸브 커버 및 부착 레그를 생성하도록 시트의 일부분을 상향으로 변형시키는 상기 단계는 경사지고 상기 밸브 커버의 서로 반대편에 있는 단부들에 정렬되는 제1 및 제2 부착 레그를 생성하는 단계를 포함하는, 방법.
13. 제11항에 있어서, 중심에 위치되고 밸브 커버의 밑면으로부터 하향으로 연장되는 돌출부를 형성하는 단계를 포함하는, 방법.
14. 제11항에 있어서, 시트의 일부분을 상향으로 변형시키는 상기 단계는 엠보싱된 밸브 커버 및 부착 레그를 시트의 상향으로 변형된 부분으로부터 분리시키는 상기 단계 전에 시트의 상기 일부분을 상기 시트의 두께보다 큰 수직 거리만큼 상향으로 변형시키는 단계를 포함하는, 방법.
15. 물질 전달 칼럼에 사용하기 위한 접촉 트레이로서,
    대체로 평탄한 트레이 데크; 및
    트레이 데크에 걸쳐 분포되는 복수의 고정형 밸브 - 각각의 상기 고정형 밸브는 트레이 데크를 통한 유체의 통과를 허용하기 위해 트레이 데크를 통해 연장되는 개구, 및 상기 개구 위의 고정된 위치에서 제1 및 제2 레그에 의해 지지되는 밸브 커버를 포함하고, 상기 밸브 커버 및 상기 제1 및 제2 레그는, 트레이 데크의 나머지 부분으로부터 분리되고 나머지 부분 위로 상승되어 트레이 데크 내에 아래에 놓인 개구를 생성한 트레이 데크의 일부분으로부터 형성됨 - 를 포함하고,
    상기 밸브 커버 및 상기 제1 및 제2 레그는 아래에 놓인 개구의 외측 경계를 지나 외향으로 연장되는 수평 치수를 갖는, 접촉 트레이.
16. 제15항에 있어서, 상기 부착 레그는 20° 내지 80°의 각도로 경사지는, 접촉 트레이.
17. 제15항에 있어서, 상기 부착 레그는 상기 밸브 커버의 서로 반대편에 있는 단부들에 정렬되는 제1 및 제2 부착 레그를 포함하고, 상기 제1 및 제2 부착 레그 둘 모두는 밸브 커버의 폭보다 작은 폭을 갖고, 상기 제1 및 제2 부착 레그 중 하나는 상기 제1 및 제2 부착 레그 중 다른 하나보다 큰 폭을 갖는, 접촉 트레이.
18. 제15항에 있어서, 상기 밸브 커버는 원형인, 접촉 트레이.
19. 제15항에 있어서, 상기 밸브 커버는 밸브 커버의 밑면으로부터 하향으로 연장되는 중심에 위치된 돌출부를 갖는, 접촉 트레이.
20. 제15항에 있어서, 각각의 개구의 주연부를 따른 트레이 데크 내의 융기된 경계 영역을 포함하는, 접촉 트레이.

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