KR20210137453A - 물질 전달 컬럼용 증기 분배기 및 이를 포함하는 방법 - Google Patents

Abstract

물질 전달 컬럼의 쉘에 있는 방사상 입구를 통해 내부 영역 내로 방사상으로 증기 스트림이 도입될 때, 증기 스트림을 수용하고 재분배하기 위해 물질 전달 컬럼의 내부 영역에서 사용하기 위한 증기 분배기. 증기 분배기는: 하강 배열로 배열된 복수의 다변형 신장형 디플렉터들; 및 신장형 디플렉터들의 배열을 가로질러 종방향으로 연장하고 이들을 서로 이격되어 나란히 위치하는 관계로 유지시키는 한 쌍의 브레이스들;을 포함한다. 신장형 디플렉터들의 각각은, 방사상으로 도입된 증기 스트림을 재지향 및 재분배하기 위해, 방사상 입구를 향하는 편향 표면들을 갖는다. 브레이스들 각각은, 또한 증기 스트림을 재지향 및 재분배할 수 있는 스트럿을 포함한다.

Description

물질 전달 컬럼용 증기 분배기 및 이를 포함하는 방법

관련 출원에 대한 상호 참조

본 출원은 2019년 3월 22일에 출원된 미국 임시특허출원 제62/822,397호 및 2019년 9월 23일에 출원된 미국 임시특허출원 제62/903,942호를 기반으로 한다. 본 출원은 앞에 언급된 출원들의 우선권을 주장하며, 그것들의 개시 내용은 그 전체가 인용에 의해 본 명세서에 통합된다.

기술 분야

본 발명은 대략적으로 물질 전달 컬럼, 더욱 특히, 방사상 입구(radial inlet)로부터 물질 전달 컬럼 내로 도입된 증기 스트림을 수용하고 재분배하기 위한 증기 분배기, 및 이 증기 분배기를 사용하여 증기 스트림을 재분배하는 방법에 관한 것이다.

물질 전달 컬럼은, 특정 조성 및/또는 온도의 생성물 스트림을 제공하기 위해, 적어도 2개의 유체 스트림들과 접촉하도록 구성된다. 본 명세서에 사용되는 용어 "물질 전달 컬럼"은, 물질 및/또는 열 전달이 주요 목적인 컬럼을 포함하도록 의도된다. 다성분 증류 및 흡수 적용 분야에서 사용되는 것과 같은, 일부 물질 전달 컬럼은, 기상 스트림을 액상 스트림과 접촉시키는 반면, 추출 컬럼과 같은 다른 것들은, 밀도가 상이한 두 액체 상들 사이의 접촉을 용이하게 하도록 설계될 수 있다. 종종, 물질 전달 컬럼은, 상승하는 증기 또는 액체 스트림을, 하강하는 액체 스트림과 접촉하도록 구성되되, 통상적으로 컬럼의 내부 영역에 배치되는 물질 전달 구조물의 표면을 따라 또는 그 위에서, 두 유체 상들 사이의 긴밀한 접촉을 용이하게 하도록 구성된다. 두 상들 사이에서 전달되는 물질 및 열의 속도 및/또는 정도는, 다양한 유형의 트레이, 구조화된 패킹, 랜덤 패킹, 또는 그리드 패킹의 형태일 수 있는, 그러한 물질 전달 구조물에 의해 향상된다.

증기 스트림은 통상적으로, 물질 전달 구조물을 포함하는 영역 아래의 물질 전달 컬럼의 쉘에 배치된 방사형 또는 접선 입구를 통해, 물질 전달 컬럼으로 도입되는 반면, 액체 스트림은 물질 전달 구조물 위의 입구를 통해 물질 전달 컬럼 내로 도입된다. 그 다음, 증기 및 액체 스트림은 상기 영역을 통해 향류 관계로 흐르며, 이때, 트레이 또는 패킹은 향류로 흐르는 증기 및 액체 스트림을 더 큰 표면적에 걸쳐 분배하여 그것들의 상호작용을 향상시키는 역할을 한다.

증기 스트림과 액체 스트림 사이에서 일어나는 물질 전달 또는 열교환의 효율을 증가시키기 위해, 증기 스트림이, 입구를 통해 물질 전달 컬럼 내로 도입된 후, 물질 전달 구조물을 포함하는 영역에 들어가기 전에, 물질 전달 컬럼의 수평 단면에 걸쳐 균일하게 분배되는 것이 중요하다. 증기 스트림의 속도는, 특히 물질 전달 컬럼 내로 방사상으로 도입될 때, 그것의 바람직한 수평 분배를 방해할 수 있기 때문에, 그 속도를 줄이고 유입 증기 스트림을 재분배하기 위한 다양한 유형의 증기 분배기들이 사용되어 왔다.

이러한 유형의 증기 분배기는 많은 적용 분야에서 만족스럽게 기능할 수 있지만, 파울링(fouling), 코킹(coking), 침식, 및 부식과 같은 가혹한 조건이 문제가 되는 정제 분리, 석유화학, 화학 및 기타 공정 응용 분야에는 적합하지 않을 수 있다. 이러한 유형의 가혹한 조건들에서, 방사형 입구를 위해 설계된 증기 분배기의 한 유형은, 사다리형 구조로 배열된 신장형 디플렉터들(elongated deflectors)의 배열을 사용한다. 디플렉터들은, 원형 단면을 갖고 증기 스트림의 방사상 유입에 횡방향으로 연장하는 파이프이다. 디플렉터들은 방사상 입구로부터 멀어지는 방향으로 순차적으로 더 낮아지는 높이들에 위치되며, 각각의 디플렉터는 방사상 입구를 향하는 볼록한 편향 표면(deflecting surface)을 제공하고, 이 편향 표면은 증기 스트림의 방사상 흐름을 위쪽 및 아래쪽 방향으로 재지향(redirect)시킨다. 디플렉터들의 원형 단면은 증기 스트림으로부터 디플렉터로 재료가 침착되는 것을 억제한다는 점에서 유리하지만, 그것은 또한, 증기 스트림의 상당 부분이 바람직한 상향보다는 하향으로 편향되는 경향이 있기 때문에 불리하다. 디플렉터들의 원형 단면의 또 다른 단점은, 증기 스트림에 의해 충격을 받는 볼록한 편향 표면이 동일하게 유지되어, 증기 분배기를 구성하는 동안 개별 디플렉터들의 일부 또는 전체의 회전 위치를 변경함으로써 증기 재분배를 개선하도록 볼록한 편향 표면이 변경될 수 없다는 것이다. 따라서, 가혹한 사용 조건에서 사용하기에 적합하고, 증기 스트림을 상향 방향으로 더 효과적으로 재분배할 수 있는 증기 분배기에 대한 필요성이 남아 있다.

일 측면에서, 본 발명은, 물질 전달 컬럼의 쉘에 있는 방사상 입구를 통해 내부 영역으로 도입될 때, 증기 스트림을 수용하고 재분배하기 위해 물질 전달 컬럼의 내부 영역에 배치하기 위한 증기 분배기에 관한 것이다. 증기 분배기는, 배열(array)을 형성하도록 배열되고(arranged) 각각이 비원형 단면을 갖는 복수의 신장형 디플렉터들(elongated deflectors), 및 디플렉터들의 배열을 가로질러 종방향으로 연장하고, 디플렉터들을 서로 이격되어 나란히 위치하는 관계로 유지시키는, 적어도 하나의 브레이스(brace)를 포함한다. 디플렉터들의 각각은 편향 표면(deflecting surface)을 포함하고, 편향 표면들은, 증기 분배기가 물질 전달 컬럼의 내부 영역에 배치될 때, 방사상 입구를 향하는 공통 방향으로 향한다.

또 다른 측면에서, 본 발명은, 개방된 내부 영역을 한정하는 직립 쉘(upright shell); 증기 스트림을 개방된 내부 영역 내로 도입하기 위해 직립 쉘의 일 높이(an elevation)에 위치된 방사상 입구; 및 방사상 입구의 높이와 적어도 부분적으로 겹치는 높이에서, 개방된 내부 영역에 위치된 증기 분배기;를 포함하는 물질 전달 컬럼에 관한 것이다. 증기 분배기는: 방사상 입구에 가장 가깝게 위치된 디플렉터가 방사상 입구로부터 가장 멀리 위치된 디플렉터보다 더 높은 높이에 있도록 하는 하강 배열(descending array)을 형성하도록 배열된 복수의 신장형 디플렉터들; 및 하강 배열의 디플렉터들을 가로질러 종방향으로 연장하고, 이들을 서로 이격되어 나란히 위치하는 관계로 유지시키는, 적어도 하나의 브레이스;를 포함한다. 디플렉터들의 각각은 비원형 단면 및 편향 표면을 갖는다. 디플렉터들의 편향 표면들은 방사상 입구를 향하며, 서로 다른 높이에 위치된다.

다른 측면에서, 본 발명은, 한 쌍의 브레이스들을 추가적으로 포함하는 위에서 설명된 물질 전달 컬럼 내에서 증기 스트림을 분배하는 방법에 관한 것으로, 여기서, 한 쌍의 브레이스들은 하강 배열의 신장형 디플렉터들을 가로질러 연장하고, 방사형 입구의 개념적 중심선(notional centerline)으로부터 공통 거리만큼 서로 이격된 관계로 위치된다. 본 방법은, 반경 방향 속도(a radial velocity)로 방사상 입구(radial inlet)를 통해 반경 방향으로 직립 쉘의 개방된 내부 영역 내로 증기 스트림을 도입하는 단계, 및 증기 스트림의 연속적인 부분들(successive portions)이, 디플렉터들의 배열 내의 디플렉터들의 편향 표면들에 의해 반경 방향으로부터 상향으로 재지향되도록 함으로써, 반경 방향 속도를 감소시키고 증기 스트림을 상향으로 재분배하는 단계를 포함한다.

첨부된 도면은 본 명세서의 일 부분을 형성하며, 다양한 도면들에서, 동일한 지시 번호가 동일한 구성요소를 나타내기 위해 사용된다.
도 1은, 방사상 입구로부터 컬럼 내로 도입될 때 증기 스트림을 수용하고 재분배하도록 위치된 증기 분배기를 보여주기 위해 그것의 쉘의 부분들이 분해되어 있는 물질 전달 컬럼의 측면 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 물질 전달 컬럼의 확대된 단편적 측면 입면도(enlarged, fragmentary, side elevation view)이며, 방사상 입구로부터 물질 전달 컬럼 내로 도입된 증기 스트림을 수용하고 재분배하는 증기 분배기를 개략적으로 도시한다.
도 3은 물질 전달 컬럼의 단편적 부분(fragmental portion) 내의 증기 분배기의 후면 입면도이다.
도 4는, 방사상 입구를 나타내기 위해 화살표 방향으로 도 2의 선 4-4를 따라 취해진 물질 전달 컬럼의 단편적 부분 내의 증기 분배기의 후면 사시도이다.
도 5는, 방사상 입구로부터 컬럼 내로 도입될 때 증기 스트림을 수용하고 재분배하도록 위치된 증기 분배기의 다른 구현예를 보여주기 위해 그것의 쉘의 부분들이 분해되어 있는 물질 전달 컬럼의 측면 사시도이다.
도 6은 증기 분배기의 추가 구현예의 평면 사시도이다.
도 7은 도 6에 도시된 증기 분배기의 측면 입면도이다.

이제 도면들을, 먼저 도 1부터, 더욱 상세하게 참조하면, 물질 전달 컬럼은 전반적으로 숫자 10으로 지정되는데, 개방된 내부 영역(14)을 한정하는 직립 원통형 쉘(12)을 포함한다. 쉘(12)은 임의의 적합한 직경 및 높이를 가지며, 바람직하게는 물질 전달 컬럼(10) 내에 존재하는 유체들 및 조건들에 대해 불활성이거나, 그렇지 않으면 양립가능한, 적합하게는 단단한 재료로 이루어진다. 물질 전달 컬럼(10)의 쉘(12)이 원통형 구성으로 도시되어 있지만, 다각형을 비롯한, 다른 형상도 사용될 수 있다.

물질 전달 컬럼(10)은, 파울링(fouling), 코킹(coking), 침식 및 부식과 같은 가혹한 조건이 문제가 되는 정제 분리, 석유화학, 화학 및 다른 공정 적용 분야를 포함하는 적용 분야에서, 유체 스트림을 처리하는 데 사용되는 유형이다. 유체 스트림은 하나 이상의 상승하는 증기 스트림 및 하나 이상의 하강하는 액체 스트림을 포함한다. 증기 스트림들 중 하나는, 물질 전달 컬럼(10)의 높이를 따라 적합한 위치에서 쉘(12)을 관통해 연장하는 방사상 입구(16)를 통해, 물질 전달 컬럼(10)의 개방된 내부 영역(14) 내로 이송된다. 방사상 입구(16)를 통해 물질 전달 컬럼(10) 내로 도입되는 증기 스트림에 더하여, 하나 이상의 증기 스트림들이 또한 물질 전달 컬럼(10) 내에서 생성될 수 있다. 액체 스트림은, 증기 스트림을 개방된 내부 영역(14) 내로 도입하는 방사상 입구(16) 위에 위치된 다른 방사상 입구(18)를 통해, 개방된 내부 영역(14) 내로 이송될 수 있다. 물질 전달 컬럼(10)은 또한, 전형적으로, 증기 생성물 또는 부생성물을 제거하기 위한 오버헤드(overhead) 라인(20), 및 물질 전달 컬럼(10)으로부터 액체 생성물 또는 부생성물을 제거하기 위한 하부 스트림 제거(takeoff) 라인(22)을 포함할 것이다. 통상적으로 존재하는 다른 컬럼 구성요소들, 예를 들어, 공급 지점, 측면 배출구(sidedraws), 환류 스트림 라인, 재가열기, 응축기, 액체 분배기, 등은, 이들 구성요소의 예시가 본 발명의 이해를 위해 필요한 것으로 여겨지지 않기 때문에, 도면에 예시되지 않았다.

본 발명의 증기 분배기(24)는, 물질 전달 컬럼(10)의 내부 영역(14) 내에서, 물질 전달 컬럼(10)의 쉘(12)에 있는 방사상 입구(16)를 통해 내부 영역(14) 내로 방사상으로 도입될 때 증기 스트림을 수용하고 재분배하는 위치에 위치한다. 증기 분배기(24)는, 배열을 형성하도록 배열된 복수의 신장형 디플렉터들(26), 및 디플렉터들(26)의 배열을 가로질러 종방향으로 연장하고 개별 디플렉터들(26)을 서로 이격되어 나란히 위치하는 관계로 유지시키는 적어도 하나의 브레이스(28)를 포함한다. 디플렉터들(26) 및 브레이스들(28)은, 증기 스트림으로부터 침착되는 재료의 용이한(ready) 축적을 허용하는 표면들을 제공하지 않도록 구성되어야 한다. 디플렉터들(26)은 하강 배열을 형성하도록 배열되는데, 여기서, 방사상 입구(16)에 가장 가깝게 위치된 디플렉터(26)는 나머지 디플렉터들(26)보다 더 높은 높이에 위치한다. 디플렉터들(26)은, 인접한 디플렉터들(26)이 부분적으로 겹치는 높이에 있도록 하는 배열로, 위치될 수 있거나, 또는 겹치지 않도록 하는 배열로 위치될 수 있다. 디플렉터들(26)은 수직으로 및/또는 수평으로 서로 균등하게 이격될 수 있거나 또는 수직 및/또는 수평 간격은 특정 적용을 위해 변화될 수 있다.

디플렉터들(26)의 각각은 비원형 단면을 갖고, 방사상 입구(26)를 향하는 편향 표면(30)을 포함한다. 디플렉터들(26) 및 편향 표면들(30)은 방사상 입구(26)를 통해 내부 영역(14) 내로 도입되는 증기 스트림의 개별 부분이 개별 편향 표면(30)에 의해 주로 상향으로 재지향되도록 위치된다. 편향 표면들(30)은 방사상 입구(26)를 향하는 방향으로의 기하학적 형상을 가지므로, 디플렉터들(26)의 회전 위치를 변경하면, 편향 표면들(30)이 증기 스트림의 부분들을 재지향시키는 방식에 변화를 일으킨다.

디플렉터들(26)은 다변형 단면(multiple-sided cross section)을 갖는 파이프(26a)의 형태일 수 있으며, 이는, 도 1 내지 도 5에 예시된 구현예들에서, 편향 표면(30), 및 편향 표면(30)의 대향 단부로부터 각각 예각으로 연장하는 2개의 인접 표면들(32)을 포함하는 삼각형의 단면이다. 도 6 및 도 7에 도시된 다른 구현예에서, 디플렉터들(26)은 편향 표면(30)이 방사상 입구(16)를 향하는 방향으로 오목한 기하학적 형상을 갖는 베인(vanes)(26b)의 형태일 수 있다. 디플렉터들의(26) 각각은 동일한 기하학적 구성일 수 있거나, 또는 상이한 기하학적 구성일 수 있다. 예를 들어, 디플렉터들(26) 중 일부는 도 1 내지 도 5에 도시된 바와 같은 삼각형 단면을 가질 수 있고, 다른 디플렉터들(26)은 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같은 오목한 단면을 가질 수 있다. 디플렉터들의 형태들의 다른 조합들이 가능하다.

편향 표면(30)은 평판형(planar) 또는 곡면형(curvilinear)일 수 있고, 단일 표면, 또는 다수의 표면 세그먼트들을 포함할 수 있다. 증기 분배기(24)의 일 구현예에서, 디플렉터들(26)의 편향 표면들(30)은 서로 평행하고, 방사상 입구(16)를 향하는 공통 방향을 향한다. 다른 구현예에서, 편향 표면들(30)은, 그들이 방사상 입구(16)를 향하는 한, 반드시 서로 평행할 필요는 없다. 하강 배열의 디플렉터들(26)의 편향 표면들(30)은, 물질 전달 컬럼(10)의 방사상 입구(16)로부터 개방된 내부 영역(14) 내로 흐르는 증기 스트림의 연속적인 부분들을 주로 상향으로 재지향시키도록 작동하도록 위치된다. 따라서, 편향 표면들(30)은 증기 스트림의 반경 방향 속도를 감소시키고, 이를 상향으로 재지향시키고, 물질 전달 컬럼(10)의 개방된 내부 영역(14)의 단면을 가로질러 더 균일하게 재분배시킨다. 디플렉터들(26)의 비원형 단면은, 증기 스트림의 부분들이 편향 표면들(30)에 의해 재지향되는 바람직한 입사각(들)을 얻기 위해, 미리 결정된 회전 위치들에 디플렉터들(26)을 고정함으로써, 증기 분배기(24)가, 특정 용도의 사용을 위해 구성되는 동안, 최적화되는 것을 가능하게 하다는 점에서 유리하다. 입사각은 편향 표면들(30)의 각각에 대해 동일하거나 상이할 수 있다. 예를 들어, 연속되는(successive) 편향 표면들(30)에 대한 입사각은 방사상 입구(16)로부터 멀어지는 방향으로 증가하거나 감소할 수 있다.

디플렉터들(26) 배열 내의 디플렉터들(26)은 종방향 길이를 가지며, 그것들의 대향 단부들이 개념적 원(notional circle)을 따라 놓이도록 배열될 수 있으며, 이때, 이 개념적 원은 쉘(12)의 내부 표면과 일치하거나, 또는 쉘(12)의 내부 표면으로부터 반경 방향으로 내측으로 이격될 수 있다. 디플렉터들(26)은 각각 선형으로, 또는 곡선형으로 연장될 수 있거나, 또는 다수의 선형 또는 곡선형 세그먼트들(이들은 함께 결합되어 디플렉터들(26)의 각각의 길이를 형성함)을 가질 수 있다.

각각의 브레이스(28)는 용접, 볼트 체결, 또는 다른 적합한 수단에 의해 디플렉터들(26)에 결합된다. 디플렉터들(26)에 대한 브레이스(28)의 결합을 용이하게 하기 위해, 브레이스(28)는 디플렉터들(26)의 측면들과 부합하도록 형상화된 탭들(tabs)(34)을 포함할 수 있다. 도 1 내지 도 4에 도시된 구현예에서, 한 쌍의 브레이스들(28)은 배열 내의 디플렉터들(26)을 유지시키는데 사용된다. 한 쌍의 브레이스들(28)은 디플렉터들(26)의 배열을 가로질러 연장하고, 방사상 입구(16)의 개념적 중심선으로부터 공통 거리만큼 서로에 대해 이격된 관계로 위치된다. 도 5 및 도 6 및 7에 예시된 구현예에서, 또 다른 한 쌍의 브레이스들(28)이 또한 사용된다. 다른 구현예들에서는, 추가 쌍의 브레이스들(28)이 사용될 수 있으며, 또는 브레이스들(28)이 쌍으로 배열될 필요가 없다. 예를 들어, 브레이스(28)들 중 하나는 방사상 입구(16)의 개념적 중심선을 따라 위치될 수 있다. 브레이스들(28)은 서로 평행한 종방향들로 연장될 수 있거나, 또는 방사상 입구(16)를 향하거나 그로부터 멀어지는 방향으로 서로를 향해 수렴함으로써, 서로에 대해 평행하지 않은 관계로 연장될 수 있다. 브레이스들(28)의 종방향들은 디플렉터들(26)의 종방향에 수직일 수 있거나 또는 디플렉터들(26)에 대해 다른 각도로 연장될 수 있다.

브레이스들(28)의 각각은, 배열의 디플렉터들(26) 위로 상향 연장하는 스트럿(strut)(36)을 포함한다. 다른 구현예에서, 스트럿들(36)의 일부 또는 전부는, 배열의 디플렉터들(26) 아래로 하향 연장될 수 있다. 스트럿들(36)은 방사상 입구(16)를 통해 개방된 내부 영역(14)에 들어간 증기 스트림의 부분들을 재지향하는 데 사용되어, 증기 스트림의 부분들이 개방된 내부 영역(14)의 단면에 걸쳐서 재분배되게 할 수 있다. 스트럿들(36)은, 서로 평행하거나 또는 서로를 향해 발산 또는 수렴하는 방향들로 상향 연장될 수 있다. 일례로, 2개 이상의 브레이스들(28)이 방사상 입구(16)의 개념적 중심선의 각각의 측면에 위치되며, 그들의 스트럿들(36)은 방사상 입구(16)의 개념적 중심선으로부터 바깥쪽으로 경사지도록 구부러져, 증기 분배기(24)를 더욱 강화하고, 증기 스트림의 바람직한 재분배를 용이하게 한다. 스트럿들(36)은 디플렉터들(26)의 종방향에 수직인 방향으로 종방향으로 연장되거나, 또는 방사상 입구(16)에 가장 가까운 단부들에서 서로를 향해 수렴 또는 발산하는 방향들로 연장되어, 바람직한 증기 재분배를 용이하게 할 수 있다. 다른 구현예에서, 스트럿들(36)은, 서로 발산하는 방향들로 상향 연장될 수 있다. 스트럿들(36)은, 하나 이상의 굽힘 라인(bend lines)을 따라 스트럿들(36)을 구부리는 것을 포함하는 다양한 다른 방식으로 강화되어, 보강 플랜지(stiffening flange)(38)(도 3, 4 및 6에 가장 잘 도시되어 있음), 또는 조글(joggle)을 형성할 수 있다.

증기 분배기(24)는 다양한 방식으로 물질 전달 컬럼(10)의 쉘(12)에 고정될 수 있는데, 예를 들어, 용접, 볼트 체결 또는 다른 방법에 의해, 디플렉터들(26) 및/또는 브레이스들(28)의 단부들을, 쉘(12)의 내부 표면에, 또는 용접 또는 다른 방법으로 쉘(12)의 내부 표면에 고정된 장착 브래킷들(미도시)에, 고정시키는 방식으로 고정될 수 있다.

증기 분배기(24)는, 방사상 입구(16)를 통해 반경 방향 속도로 쉘(12)의 개방된 내부 영역(14) 내로 증기 스트림을 도입함으로써 물질 전달 컬럼(10) 내에서 증기 스트림을 분배한 다음, 증기 스트림의 연속적인 부분들이, 디플렉터들(26)의 하강 배열 내의 디플렉터들(26)의 편향 표면들(30)에 의해, 반경 방향으로부터 상향으로 재지향되도록 함으로써, 반경 방향 속도를 감소시키고, 증기 스트림을 상향으로 재분배하는 방법에 사용된다. 이 방법은 또한, 증기 스트림의 다른 부분들이, 브레이스들(28)로부터 상향 연장하는 스트럿들(36)에 의해, 측방향으로 재지향되도록 함으로써, 증기 스트림의 다른 부분들을 재분배하는 단계를 포함한다. 증기 분배기(24)는, 증기 스트림이 방사상 입구(16) 위의 물질 전달 구역으로 올라갈 때, 증기 스트림의 더욱 균일한 수평 분배를 촉진하는 데 효과적이고, 동시에, 이격된 디플렉터들(26)은 정제 분리, 석유화학, 화학 및 기타 공정 적용 분야들에 존재할 수 있는 파울링, 코킹, 침식 및 부식과 같은 가혹한 조건에 대한 저항성을 갖는다.

앞에서 설명된 내용으로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명은, 그 구조에 내재된 다른 이점들과 함께, 앞에서 설명된 모든 목표들 및 목적들을 달성하도록 잘 적합화되어 있다.

이해될 수 있는 바와 같이, 특정 특징들 및 그 하위 조합들은 유용하며, 다른 특징들 및 그 하위 조합들을 참조하지 않고도 사용될 수 있다. 이것은 본 발명에 의해 고려되고 본 발명의 범위 내에 있다.

본 발명의 범위를 벗어나지 않는 가능한 많은 구현예들이 본 발명에 의해 만들어질 수 있기 때문에, 본 명세서에 기재되었거나 첨부 도면에 도시된 모든 사항들은 제한적인 의미가 아니라 예시적인 것으로 해석되어야 함을 이해해야 한다.

Claims (20)

1. 물질 전달 컬럼의 쉘에 있는 방사상 입구(radial inlet)를 통해 상기 물질 전달 컬럼의 내부 영역으로 증기 스트림이 도입될 때 상기 증기 스트림을 수용하고 상향으로 재분배하기 위해 상기 내부 영역에 배치하기 위한 증기 분배기로서, 상기 증기 분배기는:
   배열(array)을 형성하도록 배열된(arranged) 복수의 신장형 디플렉터들(elongated deflectors)로서, 상기 복수의 신장형 디플렉터들의 각각은 비원형 단면을 갖는, 복수의 신장형 디플렉터들; 및
   적어도 하나의 브레이스(brace)로서, 상기 적어도 하나의 브레이스는 상기 배열의 디플렉터들을 가로질러 종방향으로 연장하고, 또한 상기 적어도 하나의 브레이스는 상기 배열의 디플렉터들을 서로 이격되어 나란히 위치하는 관계로 유지시키는, 적어도 하나의 브레이스;를 포함하고,
   상기 디플렉터들의 각각은 편향 표면(deflecting surface)을 포함하고, 상기 편향 표면들은, 상기 증기 분배기가 상기 물질 전달 컬럼의 상기 내부 영역에 배치될 때, 상기 방사상 입구를 향한 공통 방향을 향하는,
   증기 분배기.
2. 제 1 항에 있어서, 서로 이격된 관계로 위치되고 상기 배열의 디플렉터들을 가로질러 연장하는 적어도 2개의 상기 브레이스들을 포함하는 증기 분배기.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 브레이스들은 상기 디플렉터들의 종방향에 수직인 방향으로 종방향으로 연장하는, 증기 분배기.
4. 제 2 항에 있어서, 상기 브레이스들의 각각은 상기 배열의 디플렉터들 위로 상향 연장하는 스트럿(strut)을 포함하는, 증기 분배기.
5. 제 4 항에 있어서, 상기 스트럿들은, 서로 평행하고 상기 디플렉터들의 종방향에 수직인 방향들로 상향 연장하는, 증기 분배기.
6. 제 4 항에 있어서, 상기 스트럿들 중 적어도 하나는, 상기 스트럿들 중 다른 하나로부터 이탈하는(diverges) 방향으로 상향 연장하는, 증기 분배기.
7. 제 6 항에 있어서, 상기 디플렉터들은, 상기 편향 표면들이 기하학적 구성 상 오목한 베인(vanes)이거나, 또는 다변형 단면(multiple-sided cross section)을 갖는 파이프(pipes)인, 증기 분배기.
8. 제 7 항에 있어서, 디플렉터들의 상기 배열 내의 상기 디플렉터들은, 상기 디플렉터들의 대향 단부들이 개념적 원(notional circle)을 따라 놓이도록, 배열되는, 증기 분배기.
9. 물질 전달 컬럼으로서,
   상기 물질 전달 컬럼은:
   개방된 내부 영역을 한정(defining)하는 직립 쉘(upright shell);
   증기 스트림을 상기 개방된 내부 영역 내로 도입하기 위해 상기 직립 쉘의 일 높이(an elevation)에 위치된 방사상 입구; 및
   상기 방사상 입구의 상기 높이와 적어도 부분적으로 겹치는 높이에서, 상기 개방된 내부 영역에 위치된 증기 분배기;를 포함하고,
   상기 증기 분배기는:
   상기 방사상 입구에 가장 가깝게 위치된 디플렉터가 상기 방사상 입구로부터 가장 멀리 위치된 디플렉터보다 더 높은 높이에 있도록 하는 하강 배열(descending array)을 형성하도록 배열된 복수의 신장형 디플렉터들로서, 상기 복수의 신장형 디플렉터들의 각각은 비원형 단면을 갖는, 복수의 신장형 디플렉터들; 및
   적어도 하나의 브레이스로서, 상기 적어도 하나의 브레이스는 상기 하강 배열의 디플렉터들을 가로질러 종방향으로 연장하고, 또한 상기 적어도 하나의 브레이스는 상기 하강 배열의 디플렉터들을 서로 이격되어 나란히 위치하는 관계로 유지시키는, 적어도 하나의 브레이스;를 포함하고,
   상기 디플렉터들의 각각은 편향 표면을 갖고, 상기 디플렉터들의 상기 편향 표면들은 상기 방사상 입구를 향하고, 또한 상기 디플렉터들의 상기 편향 표면들은서로 다른 높이에 위치되는,
   물질 전달 컬럼.
10. 제 9 항에 있어서, 상기 물질 전달 컬럼은 한 쌍의 상기 브레이스들을 포함하고, 상기 쌍의 상기 브레이스들은 상기 하강 배열의 신장형 디플렉터들을 가로질러 연장하고, 또한 상기 쌍의 상기 브레이스들은 상기 방사상 입구의 개념적 중심선(notional centerline)으로부터 공통 거리만큼 서로 이격된 관계로 위치되는, 물질 전달 컬럼.
11. 제 10 항에 있어서, 상기 브레이스들의 각각은, 상기 신장형 디플렉터들의 종방향에 수직인 방향으로, 종방향으로 연장하는, 물질 전달 컬럼.
12. 제 11 항에 있어서, 상기 브레이스들의 각각은 상기 배열의 신장형 디플렉터들 위로 상향 연장하는 스트럿을 포함하는, 물질 전달 컬럼.
13. 제 12 항에 있어서, 상기 스트럿들은, 서로 평행하고 상기 신장형 디플렉터들의 종방향에 수직인 방향들로, 상향 연장하는, 물질 전달 컬럼.
14. 제 12 항에 있어서, 상기 스트럿들은, 서로 이탈하는(diverge) 방향들로, 상향 연장하는, 물질 전달 컬럼.
15. 제 14 항에 있어서, 상기 신장형 디플렉터들은, 상기 편향 표면들이 오목한 베인(vanes)인, 물질 전달 컬럼.
16. 제 14 항에 있어서, 상기 신장형 디플렉터들은, 삼각형 단면을 갖는 파이프(pipes)인, 물질 전달 컬럼.
17. 제 14 항에 있어서, 신장형 디플렉터들의 상기 배열 내의 상기 신장형 디플렉터들은, 상기 신장형 디플렉터들의 대향 단부들이 상기 직립 쉘의 내부 표면을 따라 놓이도록, 배열되는, 물질 전달 컬럼.
18. 제 10 항에 있어서, 또 다른 쌍의 상기 브레이스들을 포함하는 물질 전달 컬럼.
19. 제 10 항의 물질 전달 컬럼 내에서 증기 스트림을 분배하는 방법으로서, 상기 방법은:
    반경방향 속도(radial velocity)로 상기 방사상 입구를 통해 반경방향으로 상기 직립 쉘의 상기 개방된 내부 영역 내로 증기 스트림을 도입하는 단계; 및
    상기 증기 스트림의 연속적 부분들(successive portions)이, 신장형 디플렉터들의 상기 배열 내의 상기 신장형 디플렉터들의 상기 편향 표면들에 의해 상기 반경방향으로부터 상향으로 재지향되도록 함으로써, 상기 반경방향 속도를 감소시키고 상기 증기 스트림을 상향으로 재분배하는 단계;를 포함하는,
    방법.
20. 제 19 항에 있어서, 상기 증기 스트림의 다른 부분들이 상기 브레이스들로부터 상향 연장하는 스트럿들에 의해 재지향되도록 함으로써, 상기 증기 스트림의 상기 다른 부분들을 재분배하는 방법.

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