KR20230170724A - 증류 트레이 - Google Patents
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Abstract
개선된 효율과 용량을 갖는 증류 트레이가 설명된다. 개선은, 트레이의 모든 영역에 동일한 액체 분배를 제공하는 고유한 하강관 분출 장치 및 기포 촉진기로 달성된다. 하강관 분출 구역에 액체를 분배하기 위한 인접 트레이 상의 하강관 분출 구역의 개방 영역에 대한 기포 촉진기의 일부 및 연관된 데크 구역을 포함하는 접촉 구역의 개방 영역의 비는 트레이에 걸쳐 본질적으로 동일하다.
Description
우선권 진술
본원은, 전문이 본원에 참고로 원용되며 2021년 4월 16일자로 출원된 미국 가특허출원번호 제63/175,662호에 대한 우선권을 주장한다.
다중 하강관 트레이는 고 용량 및 확장 용이성으로 인해 프로판-프로필렌 및 에탄-에틸렌과 같은 경질 탄화수소의 분리를 위한 증류 컬럼에 널리 사용된다.
도 1a 내지 도 1b는 다중 하강관 트레이(100)의 기존 설계를 도시한다. 이것은 데크(105)와 종단된 하강관(110)으로 구성된다. 데크(105)는 천공(115)을 갖는다. 도 1b는 2개의 트레이(100, 125)를 예시한다. 하강관(110)은 컬럼 단면을 가로질러 연장되며 링(145)에 의해 지지된다. 하강관(110)의 상부는 데크(105)로부터 액체를 수용하기 위해 개방되어 있고, 하강관(110)의 하부는 액체를 하측 트레이(125)로 배출하기 위한 개구를 갖는다. 링(145)은 컬럼 벽(150)에 부착된다. 데크(105)는 하강관(110)과 링(145)에 의해 지지된다. 트레이(125)용 하강관(135)은 트레이(100)의 하강관(110)으로부터 90도 오프셋되어 있다. 트레이(100)용 하강관(110) 위에는 점프-방지 배플(120)이 있다(도 1a에는 도시되지 않는다). 트레이(125)는 하강관(135)과 점핑-방지 배플(140)이 있는 데크(130)를 갖는다.
트레이(100) 상의 증기-액체 접촉을 위한 활성 영역은 컬럼 단면적의 70% 내지 90%이다. 컬럼 단면적의 나머지는 하강관(110), 트레이 지지 링(145), 및 하강관의 측면 상의 데크 지지대(도시하지 않음)에 의해 차단된다. 또한, 상부 트레이(100)용 하강관(110) 아래의 하부 트레이(125) 상의 액체를 수용하기 위한 그러한 트레이 구역은, 그곳의 액체 수두가 더 높고 증기가 덜 통과하기 때문에 하강관(110)으로부터 떨어진 트레이 구역만큼 활성적이지 않다.
현재의 다중 하강관 트레이는 많은 장점을 갖고 있다. 긴 하강관 위어 길이는 큰 액체 부하를 처리할 수 있는 능력을 제공한다. 인접 트레이들 사이의 하강관이 90도 회전하므로, 액체 분배가 대규모로 잘못되지 않고 대형 컬럼에서 트레이를 사용할 수 있다. 종단된 하강관은 증기-액체 흐름, 접촉 및 분리를 위한 넓은 여유 공간을 제공한다.
그러나, 기존 컬럼의 처리량을 증가시키기 위해서는 기존의 다중 하강관 트레이보다 용량이 큰 트레이를 갖는 것이 바람직할 것이다.
도 1a와 도 1b는 다중 하강 트레이에 대한 기존 설계를 예시한다.
도 2a와 도 2b는 본 발명의 다중 하강관 트레이의 일 실시예를 예시한다.
도 3a 및 도 3b는 한 트레이의 하강관과 인접 트레이의 기포 촉진기 간의 관계에 대한 실시예를 예시한다.
도 4는 본 발명의 기포 촉진기의 일 실시예를 예시한다.
도 5는 본 발명에 따른 트레이의 일 실시예를 예시한다.
도 6은 인접 트레이로부터의 하강관이 도시된 도 5의 트레이를 예시한다.
도 7a 내지 도 7b는 본 발명에 따른 다중 패스 트레이를 예시한다.
설명
현재 다중 하강관 트레이의 용량은, 전문이 본원에 참고로 원용되며 2019년 12월 9일에 Multiple Downcomer Trays라는 명칭으로 출원된 미국 출원 일련번호 제16/707,029호에 설명된 바와 같이, 증기-액체 흐름, 접촉 및 분리를 위한 트레이 활성 영역을 확장함으로써 증가되었다. 트레이의 증가된 활성 영역은 위의 트레이로부터 하강관 아래에 위치하는 상승된 기포 촉진기를 트레이 데크 상에 추가함으로써 달성되었다. 돌출된 기포 촉진기를 사용하면, 트레이 활성 영역이 10% 내지 30%까지 증가될 수 있다. 또한, 위의 트레이로부터의 하강관 아래의 구역은 그곳의 액체 수두 감소로 인해 더욱 활성화된다.
트레이 데크 상에 기포 촉진기를 추가하면 트레이의 효율성도 증가한다. 기포 촉진기는 데크에 걸친 균일한 증기 및 액체 흐름과 접촉을 촉진한다.
트레이 효율 및 용량을 추가로 증가시키기 위해, 각 접촉 구역에 분배되는 액체의 양은 접촉 구역의 증기 흐름을 위한 개방 영역에 비례해야 한다. 이는 기포 촉진기와 함께 고유한 하강관 분출 구성에 의해 달성되었다.
각 접촉 구역의 개방 영역에 비례하여 액체를 분배하기 위해, 하강관은 하강관의 하부의 일 측면 상에 적어도 하나의 제1 분출 구역 및 하강관의 하부의 타측 면 상에 적어도 하나의 제2 분출 구역을 갖는다. 각 분출 구역의 개방 영역은 인접 트레이의 데크의 해당 접촉 구역의 개방 영역에 비례한다. 문제가 발생할 수 있는 상황의 일반적인 예는 기포 촉진기가 트레이의 에지 옆에 있는 경우이다. 이 경우, 기포 촉진기의 일 측면에 인접한 데크의 영역은 기포 촉진기의 타 측면 상의 데크의 영역과 다를 수 있다. 인접 트레이의 해당 분출 구역의 개방 영역은 해당 분출 구역에 적절한 개방 영역을 제공함으로써 차이를 고려하도록 설계될 수 있다.
2개 초과의 하강관을 갖는 트레이의 경우, 일 측면이 다른 기포 촉진기보다 컬럼 벽에 인접한 모든 기포 촉진기는, 기포 촉진기의 양측면 상의 접촉 구역에서 상이한 개방 영역을 가질 가능성이 높다. 따라서, 그러한 기포 촉진기와 정렬된 인접 트레이 상의 하강관의 양측면 상에 있는 분출 구역들은 상이한 개방 영역을 갖게 되어, 기포 촉진기의 양측면 상에 있는 접촉 구역의 개방 영역들의 비가 위의 하강관들의 2개의 측면 상의 분출 구역의 각 개방 영역의 비와 본질적으로 같다.
중간에 있는 기포 촉진기의 경우, 각 기포 촉진기의 2개의 측면 상에 있는 데크 영역들이 동일하므로, 인접 하강관들의 2개의 측면 상에 있는 분출 구역의 개방 영역도 동일하다.
따라서, 액체를 접촉 구역에 분배하기 위한 기포 촉진기의 측면과 정렬된 인접 트레이 상의 하강관 분출 구역의 개방 영역에 대한 기포 촉진기의 일 측면 및 연관된 데크를 포함하는 접촉 구역의 개방 영역의 비는 트레이에 걸쳐 본질적으로 동일하다.
본 발명의 일 양태는 트레이이다. 일 실시예에서, 트레이는, 천공 데크; 데크를 통해 연장되는 복수의 평행한 트로프(trough)-형상 하강관으로서, 각 하강관은 하부의 제1 측면 상에 적어도 하나의 제1 분출 구역 및 하부의 제2 측면 상에 적어도 하나의 제2 분출 구역을 갖는, 복수의 평행한 트로프-형상 하강관; 데크 상의 복수의 천공 기포 촉진기로서, 각 기포 촉진기는 제1 측면과 제2 측면을 갖고, 기포 촉진기들은 트레이로부터 90도 회전한 인접 트레이 상의 복수의 평행한 트로프 형상 하강관 상에 있는 적어도 하나의 제1 분출 구역 및 적어도 하나의 제2 분출 구역과 정렬되도록 위치하는, 복수의 천공 기포 촉진기; 트레이의 제1 접촉 구역의 개방 영역에 비례하는, 인접 트레이 상의 적어도 하나의 제1 분출 구역의 개방 영역으로서, 제1 접촉 구역은 기포 촉진기의 제1 측면 및 연관된 데크 구역에 의해 정의되는, 적어도 하나의 제1 분출 구역의 개방 영역; 및 트레이의 제2 접촉 구역의 개방 영역에 비례하는, 인접 트레이 상의 적어도 하나의 제2 분출 구역의 개방 영역으로서, 제2 접촉 구역은 기포 촉진기의 제2 측면 및 연관된 데크 구역에 의해 정의되는, 적어도 하나의 제2 분출 구역의 개방 영역을 포함하고, 인접 트레이의 제2 분출 구역의 개방 영역에 대한 제1 분출 구역의 개방 영역의 비는, 트레이의 제2 접촉 구역의 개방 영역에 대한 제1 접촉 구역의 개방 영역의 비의 0.95배 내지 1.05배이다.
연관된 데크 구역은 데크 상에서 기포 촉진기가 위치하는 곳에 의존한다. 연관된 데크 구역들의 각각은, 기포 촉진기의 일 측면의 에지로부터 데크의 에지로 연장되거나 길이에 있어서 기포 촉진기의 일 측면의 에지로부터 두 개의 인접 기포 촉진기 사이와 두 개의 인접 하강관 사이 또는 폭에 있어서 데크의 에지와 하강관 사이의 중간지점으로 연장된다.
일부 실시예에서, 기포 촉진기는 수직 단부가 있는 반전된 V-형상을 갖는다.
일부 실시예에서, 제1 트레이 상의 분출 구역의 길이는 아래 트레이의 기포 촉진기의 길이보다 짧거나, 제1 트레이 상의 분출 구역의 폭은 아래 트레이 상의 기포 촉진기의 폭보다 작고, 또는 둘 다 해당된다.
일부 실시예에서, 데크의 천공의 크기는 기포 촉진기의 천공의 크기와 다르다.
일부 실시예에서, 데크의 천공의 피치는 기포 촉진기의 천공의 피치와 다르다.
일부 실시예에서, 제1 분출 구역의 천공의 크기는 제2 분출 구역의 천공의 크기와 다르다.
일부 실시예에서, 제1 분출 구역의 천공의 형상은 제2 분출 구역의 천공의 형상과 다르다.
일부 실시예에서, 데크의 개방 영역은 데크 전체 영역의 5% 내지 30% 범위에 있거나, 기포 촉진기들 중 하나의 기포 촉진기의 개방 영역은 그 하나의 기포 촉진기의 전체 영역의 5% 내지 30% 범위에 있거나, 둘 다 해당된다.
본 발명의 다른 양태는 한 쌍의 트레이들이다. 일 실시예에서, 한 쌍의 트레이들은 제1 트레이와 제2 트레이를 포함하고, 제1 트레이는, 천공 데크; 데크를 통해 연장되는 복수의 평행한 트로프-형상 하강관으로서, 각 하강관은 하부의 제1 측면 상에 제1 분출 구역 및 하부의 제2 측면 상에 제2 분출 구역을 갖고, 제1 트레이의 에지에 하강관이 있는, 복수의 평행한 트로프-형상 하강관; 및 데크 상의 복수의 천공 기포 촉진기로서, 각 기포 촉진기는 제1 측면과 제2 측면을 갖고, 기포 촉진기들은 인접 트레이 상의 복수의 평행한 트로프-형상 하강관 상에 있는 적어도 하나의 제1 분출 구역 및 적어도 하나의 제2 분출 구역과 정렬되도록 위치하는, 복수의 천공 기포 촉진기를 포함하고, 제2 트레이는, 천공 데크; 데크를 통해 연장되는 복수의 평행한 트로프-형상 하강관으로서, 각 하강관은 하부에서 제1 분출 구역과 제2 분출 구역을 갖는, 복수의 평행한 트로프-형상 하강관; 데크 상의 적어도 하나의 천공 기포 촉진기로서, 적어도 하나의 천공 기포 촉진기는 제1 측면과 제2 측면을 갖고, 기포 촉진기는 인접 트레이 상의 복수의 평행한 트로프-형상 하강관 상에 있는 제1 분출 구역 및 제2 분출 구역과 정렬되도록 위치하는, 적어도 하나의 천공 기포 촉진기; 및 제2 트레이의 에지 상의 하프(half) 기포 촉진기를 포함하고, 제1 트레이에 인접하는 트레이 상의 제2 분출 구역의 개방 영역에 대한 제1 분출 구역의 개방 영역의 비는, 제1 트레이의 데크의 제2 접촉 구역과 제2 트레이의 데크의 제2 접촉 구역의 평균에 대한 제1 트레이의 데크의 제1 접촉 구역과 제2 트레이의 데크의 제1 접촉 구역의 개방 영역의 평균의 비의 0.95배 내지 1.05 배이고, 제1 트레이의 제1 접촉 구역은 기포 촉진기의 일 측면 및 연관된 데크 구역에 의해 정의되고, 제2 트레이의 제1 접촉 구역은 기포 촉진기의 일 측면 또는 하프 기포 촉진기 및 연관된 데크 구역에 의해 정의되고, 제1 트레이의 제2 접촉 구역은 기포 촉진기의 일 측면 및 연관된 데크 구역에 의해 정의되고, 제2 트레이의 제2 접촉 구역은 기포 촉진기의 일 측면 또는 하프 기포 촉진기 및 연관된 데크 구역에 의해 정의된다.
연관된 데크 구역은 기포 촉진기의 위치 및 관련된 트레이에 의존한다. 연관된 데크 구역들의 각각은, 기포 촉진기의 일 측면의 에지 또는 하프 기포 촉진기의 에지로부터 하강관까지 폭이 연장되고, 트레이의 하나의 에지로부터 다른 하나의 에지까지 길이가 연장된다.
일부 실시예에서, 제1 트레이의 양측면의 에지 상에는 하강관이 있다.
일부 실시예에서, 제2 트레이의 양측면의 에지 상에는 하프 기포 촉진기가 있다.
일부 실시예에서, 기포 촉진기는 수직 단부가 있는 반전된 V-형상을 갖는다.
일부 실시예에서, 제1 트레이 상의 분출 구역의 길이는 아래 트레이의 기포 촉진기의 길이보다 짧거나, 또는 제1 트레이 상의 분출 구역의 폭은 아래 트레이의 기포 촉진기의 폭보다 작거나, 둘 다 해당된다.
일부 실시예에서, 데크의 천공의 크기는 기포 촉진기의 천공의 크기와 다르다.
일부 실시예에서, 데크의 천공의 피치는 기포 촉진기의 천공의 피치와 다르다.
일부 실시예에서, 제1 분출 구역 데크의 천공의 크기는 제2 분출 구역의 천공의 크기와 다르다.
일부 실시예에서, 제1 분출 구역의 천공의 형상은 제2 분출 구역의 천공의 형상과 다르다.
일부 실시예에서, 데크의 개방 영역은 데크의 전체 면적의 5% 내지 30% 범위에 있거나, 기포 촉진기들 중 하나의 기포 촉진기의 개방 영역은 그 하나의 기포 촉진기의 전체 영역의 5% 내지 30% 범위에 있거나, 둘 다 해당된다.
본 발명의 또 다른 양태는 물질 전달 컬럼이다. 일 실시예에서, 물질 전달 컬럼은 수직으로 이격된 적어도 두 개의 트레이를 포함하고, 각 트레이는, 데크를 통해 연장되는 복수의 평행한 트로프-형상 하강관으로서, 각 하강관은 하부의 제1 측면 상에 적어도 하나의 제1 분출 구역 및 하부의 제2 측면 상에 적어도 하나의 제2 분출 구역을 갖는, 복수의 평행한 트로프-형상 하강관; 데크 상의 복수의 천공 기포 촉진기로서, 각 기포 촉진기는 제1 측면과 제2 측면을 갖고, 하나의 트레이의 기포 촉진기들은 90도 회전된 인접 트레이 상의 복수의 평행한 트로프-형상 하강관 상에 있는 적어도 하나의 제1 분출 구역 및 적어도 하나의 제2 분출 구역과 정렬되도록 위치하는, 복수의 천공 기포 촉진기; 제2 트레이의 제1 접촉 구역의 개방 영역에 비례하는, 제1 트레이 상의 적어도 하나의 제1 분출 구역의 개방 영역으로서, 제1 접촉 구역은 기포 촉진기의 제1 측면 및 연관된 데크 구역에 의해 정의되는, 적어도 하나의 제1 분출 구역의 개방 영역; 및 제2 트레이의 제2 접촉 구역의 개방 영역에 비례하는, 제1 트레이 상의 적어도 하나의 제2 분출 구역의 개방 영역으로서, 제2 접촉 구역은 기포 촉진기의 제2 측면 및 연관된 데크 구역에 의해 정의되는, 적어도 하나의 제2 분출 구역의 개방 영역을 포함하고, 제1 트레이의 제2 분출 구역의 개방 영역에 대한 제1 분출 구역의 개방 영역의 비는, 제2 트레이의 제2 접촉 구역의 개방 영역에 대한 제1 접촉 구역의 개방 영역의 비의 0.95배 내지 1.05 배이다.
일부 실시예에서, 기포 촉진기는 반전된 V-형상을 갖는다.
도 2a와 도 2b는 본 발명의 다중 하강관 트레이(200)의 일 실시예를 도시한다. 이것은 데크(205)와 종단된 하강관들(210)로 구성된다. 데크(205)는 천공들(215)을 갖는다. 위의 트레이(도 2b에서 트레이(200)에 대해서는 도시되지 않음)의 하강관들과 정렬된 데크(205)(아래에서 더 자세히 설명됨) 상의 기포 촉진기들(260)의 어레이가 있다. 하강관(210)은 컬럼 단면을 가로질러 연장되며 링(245) 상에서 지지된다. 링(245)은 컬럼 벽(250)에 부착된다. 트레이(200)용 하강관(210) 위에 점프-방지 배플(220)이 있다(도 2a에는 도시되지 않는다). 트레이(225)는 하강관(235)과 점핑-방지 배플(240)을 갖춘 천공된 데크(230)를 갖는다. 명확성을 위해 점핑-방지 배플(240)의 일부는 도시되지 않았다. 트레이(225)용 하강관(235)은 트레이(200)의 하강관(210)으로부터 90도 오프셋되어 있다. 데크(230) 상에는 기포 촉진기들(262)이 있다.
기포 촉진기(262)는 도 3 및 도 4에 더 자세히 도시되어 있다. 도 3a는 다수의 하강관 트레이(200 및 225)의 일부에 대한 일 실시예를 예시한다. 트레이(200)의 데크(205)를 통해 컬럼 단면을 가로질러 연장되는 하강관(210)이 있다. 본 실시예에서, 하강관(210)의 측면은 수직이다.
트레이(225)의 데크(230)는 천공들(265)을 갖는다. 천공들(270)을 갖는 기포 촉진기(262)가 있다. 도 3a에 도시된 바와 같이, 기포 촉진기(262)는 반전된 V-형상을 갖는다. 하강관(210)의 하부(295)는 부분적으로 개방되어 액체가 아래로 흘러 기포 촉진기(262) 상으로 가도록 한다.
도 3b는 다중 하강관 트레이(200 및 225)의 일부에 대한 또 다른 실시예를 예시한다. 본 실시예에서, 데크(205) 아래의 하강관(210)의 측면은 경사져 있다. 경사진 측면은, (도시된 바와 같이) 직선일 수 있거나 곡선일 수 있다.
도 4는 천공된 경사면(405)과 비천공된 수직 단부(410)가 반전된 V-형상(즉, 텐트 형상)을 형성하는 기포 촉진기(400)를 도시한다. 2개의 대향하는 비천공된 수직 단부(410)는 트레이의 중간에 있는 대부분의 기포 촉진기에 대해 평행하지만 컬럼 벽(250)에 인접한 일부 기포 촉진기에 대해 평행하지 않을 수 있다. 천공된 사다리꼴 측면을 갖거나 또는 기타 형상을 갖는 기포 촉진기도 사용될 수 있다.
도 2a 및 도 2b로 돌아가면, 각각의 기포 촉진기(260)는 기포 촉진기(260) 하부의 데크(205) 상의 영역 A(기포 촉진기(260)의 길이 L 및 폭 W)를 정의한다. 데크(205) 상의 정의된 영역 A에는 개구가 있다. 개구는 단일 구멍 또는 복수의 구멍일 수 있다. 일부 실시예에서, 정의된 영역 A의 총 개방 영역은 해당하는 정의된 영역에 대한 기포 촉진기의 총 개방 영역의 100% 이상이다. 바람직하게, 정의된 영역 A의 총 개방 영역은 해당하는 정의된 영역에 대한 기포 촉진기의 총 개방 영역의 120% 이상이다.
데크(205)의 천공(215)과 기포 촉진기(262)의 천공(270)은, 동일한 크기 또는 상이한 크기, 동일한 형상 또는 상이한 형상, 및 동일한 피치(천공의 수/면적) 또는 상이한 피치를 가질 수 있다.
도 5는 2개의 하강관을 갖는 트레이(500)의 일 실시예를 예시한다. 트레이(500)는 2개의 하강관(510)과 기포 촉진기(515, 520, 525)를 갖는 데크(505)를 갖는다. 이것은 데크(505)를 상이한 면적을 갖는 상이한 데크 구역들(530, 535, 540, 545)로 나눈다. 3개의 분출 그룹(550, 555, 560)이 있다. 각 분출 그룹(550, 555, 560)은 제1 구역(A)과 제2 구역(B)을 갖는다. 배출 구역(550A, 550B, 555A, 555B, 560A 및 560B)은 인접 트레이의 접촉 구역에 해당한다.
도 6은 트레이(500) 바로 위의 인접 트레이의 하강관(510')과 겹쳐진 도 5의 트레이(500)를 예시한다(인접 트레이의 데크는 도시되지 않는다). 인접 트레이는 트레이(500)로부터 90도 회전되어 하강관(510')이 트레이(500) 상의 기포 촉진기(515, 520) 위에 위치한다. 기포 촉진기(515) 및 연관된 데크 구역(545)의 절반의 개방 영역이 기포 촉진기(515) 및 연관된 데크 구역(540)의 나머지 절반의 개방 영역보다 크기 때문에, 분출 구역(550A')은 분출 구역(550B')보다 많은 개방 영역을 갖는다. 기포 촉진기(520)의 절반 및 연관된 데크 구역(530)의 개방 영역이 기포 촉진기(520)의 나머지 절반 및 연관된 데크 구역(535)의 개방 영역보다 크기 때문에, 분출 구역(555B')의 개방 영역은 분출 구역(555A')의 개방 영역보다 크다. 기포 촉진기(525)의 절반 및 연관된 데크 구역(545)의 개방 영역이 기포 촉진기(525)의 나머지 절반 및 연관된 데크 구역(540)의 개방 영역보다 크기 때문에, 분출 구역(560A')은 분출 구역(560B')보다 많은 개방 영역을 갖는다. 분출 구역(550A', 550B', 555A', 555B', 560A', 560B')의 개방 영역은, 기포 촉진기(515)의 일 측면 및 연관된 데크 구역(545, 540), 기포 촉진기(520)의 일 측면 및 연관된 데크 구역(535, 530), 및 기포 촉진기(525)의 일 측면 및 연관된 데크 구역(545, 540)을 포함하는 인접 트레이 상의 대응하는 접촉 구역의 개방 영역에 비례한다. 또한, 기포 촉진기(520) 및 연관된 데크 구역(530 및 535)이 기포 촉진기(515) 및 연관된 데크 구역(540 및 545) 및 기포 촉진기(525) 및 연관된 데크 구역(540 및 545)보다 크기 때문에, 배출 그룹(555)은 배출 그룹(550 및 560)보다 크다.
분출 구역(550A')으로부터의 액체는 기포 촉진기(515)의 절반의 접촉 구역 및 연관된 데크 구역(545)으로 분배된다. 분출 구역(550B')으로부터의 액체는 기포 촉진기(515)의 나머지 절반 및 연관된 데크 구역(540)으로 분배된다. 분출 구역(555A')으로부터의 액체는 기포 촉진기(520)의 절반 및 연관된 데크 구역(535)으로 분배된다. 분출 구역(555B')으로부터의 액체는 기포 촉진기(520)의 나머지 절반 및 연관된 데크 구역(530)으로 분배된다. 분출 구역(560A')으로부터의 액체는 기포 촉진기(525)의 절반 및 연관된 데크 구역(545)으로 분배된다. 분출 구역(560B')으로부터의 액체는 기포 촉진기(525)의 나머지 절반 및 연관된 데크 구역(540)으로 분배된다.
인접 트레이 상의 하강관들의 각 분출 구역의 개방 영역에 대한 기포 촉진기의 절반 및 연관된 데크 구역을 포함하는 접촉 구역의 천공의 개방 영역의 비는 전체 트레이에 걸쳐 본질적으로 동일하다.
도 7a 내지 도 7b는 평행한 하강관들을 갖는 다중 패스 트레이 장치(600)를 예시한다. 도시된 바와 같이, 트레이(605)는 하나의 중간 하강관(610)과 두 개의 단부 하강관(615)을 갖는다. 트레이(620)는 2개의 중간 하강관(625)을 갖는다. 트레이(630)는 두 개의 중간 하강관(635)을 가지며 트레이(620)와 동일한 설계를 갖는다.
분출구들은 하부 트레이로의 유체 분배를 위해 하강관의 길이를 따라 분배된다. 하부 트레이 상의 기포 촉진기의 길이는 하강 분출구 구역의 길이와 같거나 약간 더 길다.
풀 텐트 기포 촉진기(640)는 트레이(630)의 중간 하강관(635) 아래에 위치하고, 기포 촉진기(665)는 트레이(605)의 중간 하강관(610) 아래에 위치한다. 하프 기포 촉진기(645)는 단부 하강관(615) 아래에 위치한다.
중간 하강관(635)은 제1 및 제2 분출 구역(650A, 650B)을 갖는다. 중간 하강관(635)으로부터의 액체는, 제1 분출 구역(650A)을 통해 기포 촉진기(640)의 일 측면(640A) 및 연관된 데크 구역(655A)을 포함하는 제1 접촉 구역으로 분배되고, 제2 분출 구역(655B)을 통해 기포 촉진기(640)의 일 측면(640B) 및 연관된 데크 구역(655B)를 포함하는 제2 접촉 구역으로 분배된다.
중간 하강관(610)으로부터의 액체는 제1 및 제2 분출 구역(660A 및 660B)을 통해 풀 텐트 기포 촉진기(665)로 분배된다. 제1 접촉 구역은 기포 촉진기(665)의 일 측면(665A) 및 연관된 데크 구역(670A)을 포함하고, 제2 접촉 구역은 기포 촉진기(665)의 타측면(665B) 및 연관된 데크 구역(670B)을 포함한다.
단부 하강관(615)으로부터의 액체는 분출 구역(675)을 통해 하프 기포 촉진기(645) 및 연관된 데크 구역(680)으로 분배된다.
위의 하강관의 하부 상의 각 분출 구역에 대한 기포 촉진기의 일 측면 또는 하프 기포 촉진기를 포함하는 접촉 구역 및 연관된 데크 구역의 개방 영역의 목표 비는, 트레이 전체에 걸쳐 본질적으로 동일하다. 예를 들어, 분출 구역(650A)의 개방 영역에 대한 기포 촉진기(640A)의 일 측면 및 연관된 데크 구역(655A)을 포함하는 접촉 구역의 개방 영역의 비는, 분출 구역(650B)의 개방 영역에 대한 기포 촉진기(640B)의 일 측면 및 연관된 데크 구역(655B)을 포함하는 접촉 구역의 개방 영역의 비의 0.95배 내지 1.05배이다. 인접 트레이들 상에 수직으로 정렬된 접촉 구역들의 개방 영역이 상이한 경우, 두 개의 접촉 구역의 평균 개방 영역은 두 개의 트레이 위의 분출 구역의 개방 영역을 결정하는 데 사용될 수 있다. 예를 들어, 제1 트레이 상의 기포 촉진기(640B)의 일 측면 및 연관된 데크 구역(655B)의 개방 영역은, 제2 트레이 상의 하프 기포 촉진기(645) 및 연관된 데크 구역(680)의 개방 영역과 다를 수 있으며, 두 개의 접촉 구역의 개방 영역들의 평균은 분출 구역(650B)의 개방 영역을 결정하는 데 사용될 수 있다.
도 7a 내지 도 7b는 다중 패스 트레이 장치들 중 하나를 예시한다. 인접 트레이 접촉 구역의 개방 영역에 대한 하강관 분출 구역의 개방 영역의 비에 대한 동일한 설계 방법은, 한 트레이 상에 "n"개의 하강관이 있고 인접 트레이 상에 "n+1"개의 하강관이 있는 다른 다중 패스 트레이 장치에 적용될 수 있으며, 여기서 n=1, 2(도 7a 내지 도 7b에 도시된 바와 같음), 3 등이다.
인접 트레이 접촉 구역의 개방 영역에 대한 하강관 분출 구역의 개방 영역의 비에 대한 동일한 설계 방법은, 인접 트레이 상의 하강관 아래에 종단된 하강관과 기포 촉진기를 갖는 다른 임의의 트레이에 적용될 수 있다.
특정 실시예
다음은 특정 실시예와 관련하여 설명되지만, 이 설명은 이전 설명 및 첨부된 청구범위의 범위를 예시하고자 하는 것이지 제한하려는 것이 아님이 이해될 것이다.
본 발명의 제1 실시예는 트레이이며, 트레이는, 천공 데크; 데크를 통해 연장되는 복수의 평행한 트로프-형상 하강관으로서, 각 하강관은 하부의 제1 측면 상에 적어도 하나의 제1 분출 구역 및 하부의 제2 측면 상에 적어도 하나의 제2 분출 구역을 갖는, 복수의 평행한 트로프-형상 하강관; 데크 상의 복수의 천공 기포 촉진기로서, 각 기포 촉진기는 제1 측면과 제2 측면을 갖고, 기포 촉진기들은 트레이로부터 90도 회전한 인접 트레이 상의 복수의 평행한 트로프-형상 하강관 상에 있는 적어도 하나의 제1 분출 구역 및 적어도 하나의 제2 분출 구역과 정렬되도록 위치하는, 복수의 천공 기포 촉진기; 트레이의 제1 접촉 구역의 개방 영역에 비례하는, 인접 트레이 상의 적어도 하나의 제1 분출 구역의 개방 영역으로서, 제1 접촉 구역은 기포 촉진기의 제1 측면 및 연관된 데크 구역에 의해 정의되는, 적어도 하나의 제1 분출 구역의 개방 영역; 및 트레이의 제2 접촉 구역의 개방 영역에 비례하는, 인접 트레이 상의 적어도 하나의 제2 분출 구역의 개방 영역으로서, 제2 접촉 구역은 기포 촉진기의 제2 측면 및 연관된 데크 구역에 의해 정의되는, 적어도 하나의 제2 분출 구역의 개방 영역을 포함하고, 인접 트레이의 제2 분출 구역의 개방 영역에 대한 제1 분출 구역의 개방 영역의 비는, 트레이의 제2 접촉 구역의 개방 영역에 대한 제1 접촉 구역의 개방 영역의 비의 0.95배 내지 1.05배이다. 본 발명의 실시예는 이 단락의 제1 실시예 전체에 걸쳐 이 단락의 이전 실시예들 중 하나, 임의의 실시예 또는 모두이며, 여기서 기포 촉진기는 수직 단부를 갖는 반전된 V-형상을 갖는다. 본 발명의 실시예는 이 단락의 제1 실시예 전체에 걸쳐 이 단락의 이전 실시예들 중 하나, 임의의 실시예 또는 전부이며, 여기서 제1 트레이 상의 분출 구역의 길이는 아래 트레이의 기포 촉진기의 길이보다 짧고, 또는 제1 트레이 상의 분출 구역의 폭은 아래 트레이 상의 기포 촉진기의 폭보다 작고, 또는 둘 다 해당된다. 본 발명의 실시예는 이 단락의 제1 실시예 전체에 걸쳐 이 단락의 이전 실시예들 중 하나, 임의의 실시예 또는 전부이며, 여기서 데크의 천공의 크기는 기포 촉진기의 천공의 크기와 다르다. 본 발명의 실시예는 이 단락의 제1 실시예 전체에 걸쳐 이 단락의 이전 실시예들 중 하나, 임의의 실시예 또는 전부이며, 여기서 데크의 천공의 피치는 기포 촉진기의 천공의 피치와 다르다. 본 발명의 실시예는 이 단락의 제1 실시예 전체에 걸쳐 이 단락의 이전 실시 예들 중 하나, 임의의 실시예 또는 전부이며, 여기서 제1 분출 구역의 천공의 크기는 제2 분출 구역의 천공의 크기와 다르다. 본 발명의 실시예는 이 단락의 제1 실시예 전체에 걸쳐 이 단락의 이전 실시 예들 중 하나, 임의의 실시예 또는 전부이며, 여기서 제1 분출 구역의 천공의 형상은 제2 분출 구역의 천공의 형상과 다르다. 본 발명의 실시예는 이 단락의 제1 실시예 전체에 걸쳐 이 단락의 이전 실시 예들 중 하나, 임의의 실시예 또는 전부이며, 여기서 데크의 개방 영역은 데크의 전체 영역의 5% 내지 30% 범위에 있고, 또는 기포 촉진기들 중 하나의 기포 촉진기의 개방 영역은 그 하나의 기포 촉진기의 전체 영역의 5% 내지 30% 범위에 있고, 또는 둘 다 해당된다.
본 발명의 제2 실시예는 제1 트레이와 제2 트레이를 포함하는 한 쌍의 트레이로서, 제1 트레이는, 천공 데크; 데크를 통해 연장되는 복수의 평행한 트로프-형상 하강관으로서, 각 하강관은 하부의 제1 측면 상에 제1 분출 구역 및 하부의 제2 측면 상에 제2 분출 구역을 갖고, 제1 트레이의 에지에 하강관이 있는, 복수의 평행한 트로프-형상 하강관; 및 데크 상의 복수의 천공 기포 촉진기로서, 각 기포 촉진기는 제1 측면과 제2 측면을 갖고, 기포 촉진기들은 인접 트레이 상의 복수의 평행한 트로프-형상 하강관 상에 있는 적어도 하나의 제1 분출 구역 및 적어도 하나의 제2 분출 구역과 정렬되도록 위치하는, 복수의 천공 기포 촉진기를 포함하고, 제2 트레이는, 천공 데크; 데크를 통해 연장되는 복수의 평행한 트로프-형상 하강관으로서, 각 하강관은 하부에서 제1 분출 구역과 제2 분출 구역을 갖는, 복수의 평행한 트로프-형상 하강관; 데크 상의 적어도 하나의 천공 기포 촉진기로서, 적어도 하나의 천공 기포 촉진기는 제1 측면과 제2 측면을 갖고, 기포 촉진기는 인접 트레이 상의 복수의 평행한 트로프-형상 하강관 상에 있는 제1 분출 구역 및 제2 분출 구역과 정렬되도록 위치하는, 적어도 하나의 천공 기포 촉진기; 및 제2 트레이의 에지 상의 하프 기포 촉진기를 포함하고, 제1 트레이에 인접하는 트레이 상의 제2 분출 구역의 개방 영역에 대한 제1 분출 구역의 개방 영역의 비는, 제1 트레이의 제2 접촉 구역에 대한 제1 접촉 구역의 개방 영역의 비 또는 제1 트레이의 제2 접촉 구역과 제2 트레이의 제2 접촉 구역의 평균에 대한 제1 트레이의 제1 접촉 구역과 제2 트레이의 제1 접촉 구역의 개방 영역의 평균의 비의 0.95배 내지 1.05배이고, 제1 트레이의 제1 접촉 구역은 기포 촉진기의 일 측면 및 연관된 데크 구역에 의해 정의되고, 제2 트레이의 제1 접촉 구역은 기포 촉진기의 일 측면 또는 하프 기포 촉진기 및 연관된 데크 구역에 의해 정의되고, 제1 트레이의 제2 접촉 구역은 기포 촉진기의 일 측면 및 연관된 데크 구역에 의해 정의되고, 제2 트레이의 제2 접촉 구역은 기포 촉진기의 일 측면 또는 하프 기포 촉진기 및 연관된 데크 구역에 의해 정의된다. 본 발명의 실시예는 이 단락의 제2 실시예 전체에 걸쳐 이 단락의 이전 실시 예들 중 하나, 임의의 실시예 또는 전부이며, 여기서 하강관은 제1 트레이의 양측면의 에지 상에 있다. 본 발명의 실시예는 이 단락의 제2 실시예 전체에 걸쳐 이 단락의 이전 실시 예들 중 하나, 임의의 실시예 또는 전부이며, 여기서 하프 기포 촉진기는 제2 트레이의 양측면의 에지 상에 있다. 본 발명의 실시예는 이 단락의 제2 실시예 전체에 걸쳐 이 단락의 이전 실시예들 중 하나, 임의의 실시예 또는 전부이며, 여기서 기포 촉진기는 수직 단부가 있는 반전된 V-형상을 갖는다. 본 발명의 실시예는 이 단락의 제2 실시예 전체에 걸쳐 이 단락의 이전 실시예들 중 하나, 임의의 실시예 또는 전부이며, 여기서 제1 트레이 상의 분출 구역의 길이는 아래 트레이 상의 기포 촉진기의 길이보다 짧고, 또는 제1 트레이 상의 분출 구역의 폭은 아래 트레이 상의 기포 촉진기의 폭보다 작고, 또는 둘 다 해당된다. 본 발명의 실시예는 이 단락의 제2 실시예 전체에 걸쳐 이 단락의 이전 실시예들 중 하나, 임의의 실시예 또는 전부이며, 여기서 데크의 천공의 크기는 기포 촉진기의 천공의 크기와 다르다. 본 발명의 실시예는 이 단락의 제2 실시예 전체에 걸쳐 이 단락의 이전 실시예들 중 하나, 임의의 실시예 또는 전부이며, 여기서 데크의 천공의 피치는 기포 촉진기의 천공의 피치와 다르다. 본 발명의 실시예는 이 단락의 제2 실시예 전체에 걸쳐 이 단락의 이전 실시예들 중 하나, 임의의 실시예 또는 전부이며, 여기서 제1 분출 구역의 천공의 크기는 제2 분출 구역의 천공의 크기와 다르다. 본 발명의 실시예는 이 단락의 제2 실시예 전체에 걸쳐 이 단락의 이전 실시예들 중 하나, 임의의 실시예 또는 전부이며, 여기서 제1 분출 구역의 천공의 형상은 제2 분출 구역의 천공의 형상과 다르다. 본 발명의 실시예는 이 단락의 제2 실시예 전체에 걸쳐 이 단락의 이전 실시예들 중 하나, 임의의 실시예 또는 전부이며, 여기서 데크의 개방 영역은 데크의 전체 영역의 5% 내지 30% 범위에 있고, 또는 기포 촉진기들 중 하나의 기포 촉진기의 개방 영역은 그 하나의 기포 촉진기의 전체 영역의 5% 내지 30% 범위에 있고, 또는 둘 다 해당된다.
본 발명의 제3 실시예는 수직으로 이격된 적어도 두 개의 트레이를 포함하는 물질 전달 컬럼으로서, 각 트레이는, 데크를 통해 연장되는 복수의 평행한 트로프형상 하강관으로서, 각 하강관은 하부의 제1 측면 상에 적어도 하나의 제1 분출 구역 및 하부의 제2 측면 상에 적어도 하나의 제2 분출 구역을 갖는, 복수의 평행한 트로프-형상 하강관; 데크 상의 복수의 천공 기포 촉진기로서, 각 기포 촉진기는 제1 측면과 제2 측면을 갖고, 하나의 트레이의 기포 촉진기들은 90도 회전된 인접 트레이 상의 복수의 평행한 트로프-형상 하강관 상에 있는 적어도 하나의 제1 분출 구역 및 적어도 하나의 제2 분출 구역과 정렬되도록 위치하는, 복수의 천공 기포 촉진기; 제2 트레이 상의 제1 접촉 구역의 개방 영역에 비례하는, 제1 트레이 상의 적어도 하나의 제1 분출 구역의 개방 영역으로서, 제1 접촉 구역은 기포 촉진기의 제1 측면 및 연관된 데크 구역에 의해 정의되는, 적어도 하나의 제1 분출 구역의 개방 영역; 및 제2 트레이의 제2 접촉 구역의 개방 영역에 비례하는, 제1 트레이 상의 적어도 하나의 제2 분출 구역의 개방 영역으로서, 제2 접촉 구역은 기포 촉진기의 제2 측면 및 연관된 데크 구역에 의해 정의되는, 적어도 하나의 제2 분출 구역의 개방 영역을 포함하고, 제1 트레이의 제2 분출 구역의 개방 영역에 대한 제1 분출 구역의 개방 영역의 비는, 제2 트레이의 제2 접촉 구역의 개방 영역에 대한 제1 접촉 구역의 개방 영역의 비의 0.95배 내지 1.05배이다. 본 발명의 실시예는 이 단락의 제3 실시예 전체에 걸쳐 이 단락의 이전 실시예들 중 하나, 임의의 실시예 또는 전부이며, 여기서 기포 촉진기는 반전된 V-형상을 갖는다.
추가의 상술 없이도, 전술한 설명을 사용하여 당업자는 본 발명을 최대한으로 이용하고 본 발명의 본질적인 특징을 용이하게 확인하여, 본 발명의 사상 및 범위로부터 벗어남이 없이, 본 발명의 다양한 변경 및 수정을 행하고 이를 다양한 사용 및 조건에 적응시킬 수 있는 것으로 여겨진다. 따라서, 이전의 바람직한 특정 실시예들은, 단지 예시적인 것으로서 해석되어야 하며, 어떠한 방식으로든 개시내용의 나머지 부분을 제한하지 않으며, 첨부된 청구범위의 범위 내에 포함된 다양한 수정 및 등가 구성을 포괄하도록 의도된 것이다.
전술한 내용에서, 달리 명시하지 않는 한, 모든 온도는 섭씨 온도로 설명된 것이며, 모든 부와 백분율은 중량 기준이다.
도 2a와 도 2b는 본 발명의 다중 하강관 트레이의 일 실시예를 예시한다.
도 3a 및 도 3b는 한 트레이의 하강관과 인접 트레이의 기포 촉진기 간의 관계에 대한 실시예를 예시한다.
도 4는 본 발명의 기포 촉진기의 일 실시예를 예시한다.
도 5는 본 발명에 따른 트레이의 일 실시예를 예시한다.
도 6은 인접 트레이로부터의 하강관이 도시된 도 5의 트레이를 예시한다.
도 7a 내지 도 7b는 본 발명에 따른 다중 패스 트레이를 예시한다.
설명
현재 다중 하강관 트레이의 용량은, 전문이 본원에 참고로 원용되며 2019년 12월 9일에 Multiple Downcomer Trays라는 명칭으로 출원된 미국 출원 일련번호 제16/707,029호에 설명된 바와 같이, 증기-액체 흐름, 접촉 및 분리를 위한 트레이 활성 영역을 확장함으로써 증가되었다. 트레이의 증가된 활성 영역은 위의 트레이로부터 하강관 아래에 위치하는 상승된 기포 촉진기를 트레이 데크 상에 추가함으로써 달성되었다. 돌출된 기포 촉진기를 사용하면, 트레이 활성 영역이 10% 내지 30%까지 증가될 수 있다. 또한, 위의 트레이로부터의 하강관 아래의 구역은 그곳의 액체 수두 감소로 인해 더욱 활성화된다.
트레이 데크 상에 기포 촉진기를 추가하면 트레이의 효율성도 증가한다. 기포 촉진기는 데크에 걸친 균일한 증기 및 액체 흐름과 접촉을 촉진한다.
트레이 효율 및 용량을 추가로 증가시키기 위해, 각 접촉 구역에 분배되는 액체의 양은 접촉 구역의 증기 흐름을 위한 개방 영역에 비례해야 한다. 이는 기포 촉진기와 함께 고유한 하강관 분출 구성에 의해 달성되었다.
각 접촉 구역의 개방 영역에 비례하여 액체를 분배하기 위해, 하강관은 하강관의 하부의 일 측면 상에 적어도 하나의 제1 분출 구역 및 하강관의 하부의 타측 면 상에 적어도 하나의 제2 분출 구역을 갖는다. 각 분출 구역의 개방 영역은 인접 트레이의 데크의 해당 접촉 구역의 개방 영역에 비례한다. 문제가 발생할 수 있는 상황의 일반적인 예는 기포 촉진기가 트레이의 에지 옆에 있는 경우이다. 이 경우, 기포 촉진기의 일 측면에 인접한 데크의 영역은 기포 촉진기의 타 측면 상의 데크의 영역과 다를 수 있다. 인접 트레이의 해당 분출 구역의 개방 영역은 해당 분출 구역에 적절한 개방 영역을 제공함으로써 차이를 고려하도록 설계될 수 있다.
2개 초과의 하강관을 갖는 트레이의 경우, 일 측면이 다른 기포 촉진기보다 컬럼 벽에 인접한 모든 기포 촉진기는, 기포 촉진기의 양측면 상의 접촉 구역에서 상이한 개방 영역을 가질 가능성이 높다. 따라서, 그러한 기포 촉진기와 정렬된 인접 트레이 상의 하강관의 양측면 상에 있는 분출 구역들은 상이한 개방 영역을 갖게 되어, 기포 촉진기의 양측면 상에 있는 접촉 구역의 개방 영역들의 비가 위의 하강관들의 2개의 측면 상의 분출 구역의 각 개방 영역의 비와 본질적으로 같다.
중간에 있는 기포 촉진기의 경우, 각 기포 촉진기의 2개의 측면 상에 있는 데크 영역들이 동일하므로, 인접 하강관들의 2개의 측면 상에 있는 분출 구역의 개방 영역도 동일하다.
따라서, 액체를 접촉 구역에 분배하기 위한 기포 촉진기의 측면과 정렬된 인접 트레이 상의 하강관 분출 구역의 개방 영역에 대한 기포 촉진기의 일 측면 및 연관된 데크를 포함하는 접촉 구역의 개방 영역의 비는 트레이에 걸쳐 본질적으로 동일하다.
본 발명의 일 양태는 트레이이다. 일 실시예에서, 트레이는, 천공 데크; 데크를 통해 연장되는 복수의 평행한 트로프(trough)-형상 하강관으로서, 각 하강관은 하부의 제1 측면 상에 적어도 하나의 제1 분출 구역 및 하부의 제2 측면 상에 적어도 하나의 제2 분출 구역을 갖는, 복수의 평행한 트로프-형상 하강관; 데크 상의 복수의 천공 기포 촉진기로서, 각 기포 촉진기는 제1 측면과 제2 측면을 갖고, 기포 촉진기들은 트레이로부터 90도 회전한 인접 트레이 상의 복수의 평행한 트로프 형상 하강관 상에 있는 적어도 하나의 제1 분출 구역 및 적어도 하나의 제2 분출 구역과 정렬되도록 위치하는, 복수의 천공 기포 촉진기; 트레이의 제1 접촉 구역의 개방 영역에 비례하는, 인접 트레이 상의 적어도 하나의 제1 분출 구역의 개방 영역으로서, 제1 접촉 구역은 기포 촉진기의 제1 측면 및 연관된 데크 구역에 의해 정의되는, 적어도 하나의 제1 분출 구역의 개방 영역; 및 트레이의 제2 접촉 구역의 개방 영역에 비례하는, 인접 트레이 상의 적어도 하나의 제2 분출 구역의 개방 영역으로서, 제2 접촉 구역은 기포 촉진기의 제2 측면 및 연관된 데크 구역에 의해 정의되는, 적어도 하나의 제2 분출 구역의 개방 영역을 포함하고, 인접 트레이의 제2 분출 구역의 개방 영역에 대한 제1 분출 구역의 개방 영역의 비는, 트레이의 제2 접촉 구역의 개방 영역에 대한 제1 접촉 구역의 개방 영역의 비의 0.95배 내지 1.05배이다.
연관된 데크 구역은 데크 상에서 기포 촉진기가 위치하는 곳에 의존한다. 연관된 데크 구역들의 각각은, 기포 촉진기의 일 측면의 에지로부터 데크의 에지로 연장되거나 길이에 있어서 기포 촉진기의 일 측면의 에지로부터 두 개의 인접 기포 촉진기 사이와 두 개의 인접 하강관 사이 또는 폭에 있어서 데크의 에지와 하강관 사이의 중간지점으로 연장된다.
일부 실시예에서, 기포 촉진기는 수직 단부가 있는 반전된 V-형상을 갖는다.
일부 실시예에서, 제1 트레이 상의 분출 구역의 길이는 아래 트레이의 기포 촉진기의 길이보다 짧거나, 제1 트레이 상의 분출 구역의 폭은 아래 트레이 상의 기포 촉진기의 폭보다 작고, 또는 둘 다 해당된다.
일부 실시예에서, 데크의 천공의 크기는 기포 촉진기의 천공의 크기와 다르다.
일부 실시예에서, 데크의 천공의 피치는 기포 촉진기의 천공의 피치와 다르다.
일부 실시예에서, 제1 분출 구역의 천공의 크기는 제2 분출 구역의 천공의 크기와 다르다.
일부 실시예에서, 제1 분출 구역의 천공의 형상은 제2 분출 구역의 천공의 형상과 다르다.
일부 실시예에서, 데크의 개방 영역은 데크 전체 영역의 5% 내지 30% 범위에 있거나, 기포 촉진기들 중 하나의 기포 촉진기의 개방 영역은 그 하나의 기포 촉진기의 전체 영역의 5% 내지 30% 범위에 있거나, 둘 다 해당된다.
본 발명의 다른 양태는 한 쌍의 트레이들이다. 일 실시예에서, 한 쌍의 트레이들은 제1 트레이와 제2 트레이를 포함하고, 제1 트레이는, 천공 데크; 데크를 통해 연장되는 복수의 평행한 트로프-형상 하강관으로서, 각 하강관은 하부의 제1 측면 상에 제1 분출 구역 및 하부의 제2 측면 상에 제2 분출 구역을 갖고, 제1 트레이의 에지에 하강관이 있는, 복수의 평행한 트로프-형상 하강관; 및 데크 상의 복수의 천공 기포 촉진기로서, 각 기포 촉진기는 제1 측면과 제2 측면을 갖고, 기포 촉진기들은 인접 트레이 상의 복수의 평행한 트로프-형상 하강관 상에 있는 적어도 하나의 제1 분출 구역 및 적어도 하나의 제2 분출 구역과 정렬되도록 위치하는, 복수의 천공 기포 촉진기를 포함하고, 제2 트레이는, 천공 데크; 데크를 통해 연장되는 복수의 평행한 트로프-형상 하강관으로서, 각 하강관은 하부에서 제1 분출 구역과 제2 분출 구역을 갖는, 복수의 평행한 트로프-형상 하강관; 데크 상의 적어도 하나의 천공 기포 촉진기로서, 적어도 하나의 천공 기포 촉진기는 제1 측면과 제2 측면을 갖고, 기포 촉진기는 인접 트레이 상의 복수의 평행한 트로프-형상 하강관 상에 있는 제1 분출 구역 및 제2 분출 구역과 정렬되도록 위치하는, 적어도 하나의 천공 기포 촉진기; 및 제2 트레이의 에지 상의 하프(half) 기포 촉진기를 포함하고, 제1 트레이에 인접하는 트레이 상의 제2 분출 구역의 개방 영역에 대한 제1 분출 구역의 개방 영역의 비는, 제1 트레이의 데크의 제2 접촉 구역과 제2 트레이의 데크의 제2 접촉 구역의 평균에 대한 제1 트레이의 데크의 제1 접촉 구역과 제2 트레이의 데크의 제1 접촉 구역의 개방 영역의 평균의 비의 0.95배 내지 1.05 배이고, 제1 트레이의 제1 접촉 구역은 기포 촉진기의 일 측면 및 연관된 데크 구역에 의해 정의되고, 제2 트레이의 제1 접촉 구역은 기포 촉진기의 일 측면 또는 하프 기포 촉진기 및 연관된 데크 구역에 의해 정의되고, 제1 트레이의 제2 접촉 구역은 기포 촉진기의 일 측면 및 연관된 데크 구역에 의해 정의되고, 제2 트레이의 제2 접촉 구역은 기포 촉진기의 일 측면 또는 하프 기포 촉진기 및 연관된 데크 구역에 의해 정의된다.
연관된 데크 구역은 기포 촉진기의 위치 및 관련된 트레이에 의존한다. 연관된 데크 구역들의 각각은, 기포 촉진기의 일 측면의 에지 또는 하프 기포 촉진기의 에지로부터 하강관까지 폭이 연장되고, 트레이의 하나의 에지로부터 다른 하나의 에지까지 길이가 연장된다.
일부 실시예에서, 제1 트레이의 양측면의 에지 상에는 하강관이 있다.
일부 실시예에서, 제2 트레이의 양측면의 에지 상에는 하프 기포 촉진기가 있다.
일부 실시예에서, 기포 촉진기는 수직 단부가 있는 반전된 V-형상을 갖는다.
일부 실시예에서, 제1 트레이 상의 분출 구역의 길이는 아래 트레이의 기포 촉진기의 길이보다 짧거나, 또는 제1 트레이 상의 분출 구역의 폭은 아래 트레이의 기포 촉진기의 폭보다 작거나, 둘 다 해당된다.
일부 실시예에서, 데크의 천공의 크기는 기포 촉진기의 천공의 크기와 다르다.
일부 실시예에서, 데크의 천공의 피치는 기포 촉진기의 천공의 피치와 다르다.
일부 실시예에서, 제1 분출 구역 데크의 천공의 크기는 제2 분출 구역의 천공의 크기와 다르다.
일부 실시예에서, 제1 분출 구역의 천공의 형상은 제2 분출 구역의 천공의 형상과 다르다.
일부 실시예에서, 데크의 개방 영역은 데크의 전체 면적의 5% 내지 30% 범위에 있거나, 기포 촉진기들 중 하나의 기포 촉진기의 개방 영역은 그 하나의 기포 촉진기의 전체 영역의 5% 내지 30% 범위에 있거나, 둘 다 해당된다.
본 발명의 또 다른 양태는 물질 전달 컬럼이다. 일 실시예에서, 물질 전달 컬럼은 수직으로 이격된 적어도 두 개의 트레이를 포함하고, 각 트레이는, 데크를 통해 연장되는 복수의 평행한 트로프-형상 하강관으로서, 각 하강관은 하부의 제1 측면 상에 적어도 하나의 제1 분출 구역 및 하부의 제2 측면 상에 적어도 하나의 제2 분출 구역을 갖는, 복수의 평행한 트로프-형상 하강관; 데크 상의 복수의 천공 기포 촉진기로서, 각 기포 촉진기는 제1 측면과 제2 측면을 갖고, 하나의 트레이의 기포 촉진기들은 90도 회전된 인접 트레이 상의 복수의 평행한 트로프-형상 하강관 상에 있는 적어도 하나의 제1 분출 구역 및 적어도 하나의 제2 분출 구역과 정렬되도록 위치하는, 복수의 천공 기포 촉진기; 제2 트레이의 제1 접촉 구역의 개방 영역에 비례하는, 제1 트레이 상의 적어도 하나의 제1 분출 구역의 개방 영역으로서, 제1 접촉 구역은 기포 촉진기의 제1 측면 및 연관된 데크 구역에 의해 정의되는, 적어도 하나의 제1 분출 구역의 개방 영역; 및 제2 트레이의 제2 접촉 구역의 개방 영역에 비례하는, 제1 트레이 상의 적어도 하나의 제2 분출 구역의 개방 영역으로서, 제2 접촉 구역은 기포 촉진기의 제2 측면 및 연관된 데크 구역에 의해 정의되는, 적어도 하나의 제2 분출 구역의 개방 영역을 포함하고, 제1 트레이의 제2 분출 구역의 개방 영역에 대한 제1 분출 구역의 개방 영역의 비는, 제2 트레이의 제2 접촉 구역의 개방 영역에 대한 제1 접촉 구역의 개방 영역의 비의 0.95배 내지 1.05 배이다.
일부 실시예에서, 기포 촉진기는 반전된 V-형상을 갖는다.
도 2a와 도 2b는 본 발명의 다중 하강관 트레이(200)의 일 실시예를 도시한다. 이것은 데크(205)와 종단된 하강관들(210)로 구성된다. 데크(205)는 천공들(215)을 갖는다. 위의 트레이(도 2b에서 트레이(200)에 대해서는 도시되지 않음)의 하강관들과 정렬된 데크(205)(아래에서 더 자세히 설명됨) 상의 기포 촉진기들(260)의 어레이가 있다. 하강관(210)은 컬럼 단면을 가로질러 연장되며 링(245) 상에서 지지된다. 링(245)은 컬럼 벽(250)에 부착된다. 트레이(200)용 하강관(210) 위에 점프-방지 배플(220)이 있다(도 2a에는 도시되지 않는다). 트레이(225)는 하강관(235)과 점핑-방지 배플(240)을 갖춘 천공된 데크(230)를 갖는다. 명확성을 위해 점핑-방지 배플(240)의 일부는 도시되지 않았다. 트레이(225)용 하강관(235)은 트레이(200)의 하강관(210)으로부터 90도 오프셋되어 있다. 데크(230) 상에는 기포 촉진기들(262)이 있다.
기포 촉진기(262)는 도 3 및 도 4에 더 자세히 도시되어 있다. 도 3a는 다수의 하강관 트레이(200 및 225)의 일부에 대한 일 실시예를 예시한다. 트레이(200)의 데크(205)를 통해 컬럼 단면을 가로질러 연장되는 하강관(210)이 있다. 본 실시예에서, 하강관(210)의 측면은 수직이다.
트레이(225)의 데크(230)는 천공들(265)을 갖는다. 천공들(270)을 갖는 기포 촉진기(262)가 있다. 도 3a에 도시된 바와 같이, 기포 촉진기(262)는 반전된 V-형상을 갖는다. 하강관(210)의 하부(295)는 부분적으로 개방되어 액체가 아래로 흘러 기포 촉진기(262) 상으로 가도록 한다.
도 3b는 다중 하강관 트레이(200 및 225)의 일부에 대한 또 다른 실시예를 예시한다. 본 실시예에서, 데크(205) 아래의 하강관(210)의 측면은 경사져 있다. 경사진 측면은, (도시된 바와 같이) 직선일 수 있거나 곡선일 수 있다.
도 4는 천공된 경사면(405)과 비천공된 수직 단부(410)가 반전된 V-형상(즉, 텐트 형상)을 형성하는 기포 촉진기(400)를 도시한다. 2개의 대향하는 비천공된 수직 단부(410)는 트레이의 중간에 있는 대부분의 기포 촉진기에 대해 평행하지만 컬럼 벽(250)에 인접한 일부 기포 촉진기에 대해 평행하지 않을 수 있다. 천공된 사다리꼴 측면을 갖거나 또는 기타 형상을 갖는 기포 촉진기도 사용될 수 있다.
도 2a 및 도 2b로 돌아가면, 각각의 기포 촉진기(260)는 기포 촉진기(260) 하부의 데크(205) 상의 영역 A(기포 촉진기(260)의 길이 L 및 폭 W)를 정의한다. 데크(205) 상의 정의된 영역 A에는 개구가 있다. 개구는 단일 구멍 또는 복수의 구멍일 수 있다. 일부 실시예에서, 정의된 영역 A의 총 개방 영역은 해당하는 정의된 영역에 대한 기포 촉진기의 총 개방 영역의 100% 이상이다. 바람직하게, 정의된 영역 A의 총 개방 영역은 해당하는 정의된 영역에 대한 기포 촉진기의 총 개방 영역의 120% 이상이다.
데크(205)의 천공(215)과 기포 촉진기(262)의 천공(270)은, 동일한 크기 또는 상이한 크기, 동일한 형상 또는 상이한 형상, 및 동일한 피치(천공의 수/면적) 또는 상이한 피치를 가질 수 있다.
도 5는 2개의 하강관을 갖는 트레이(500)의 일 실시예를 예시한다. 트레이(500)는 2개의 하강관(510)과 기포 촉진기(515, 520, 525)를 갖는 데크(505)를 갖는다. 이것은 데크(505)를 상이한 면적을 갖는 상이한 데크 구역들(530, 535, 540, 545)로 나눈다. 3개의 분출 그룹(550, 555, 560)이 있다. 각 분출 그룹(550, 555, 560)은 제1 구역(A)과 제2 구역(B)을 갖는다. 배출 구역(550A, 550B, 555A, 555B, 560A 및 560B)은 인접 트레이의 접촉 구역에 해당한다.
도 6은 트레이(500) 바로 위의 인접 트레이의 하강관(510')과 겹쳐진 도 5의 트레이(500)를 예시한다(인접 트레이의 데크는 도시되지 않는다). 인접 트레이는 트레이(500)로부터 90도 회전되어 하강관(510')이 트레이(500) 상의 기포 촉진기(515, 520) 위에 위치한다. 기포 촉진기(515) 및 연관된 데크 구역(545)의 절반의 개방 영역이 기포 촉진기(515) 및 연관된 데크 구역(540)의 나머지 절반의 개방 영역보다 크기 때문에, 분출 구역(550A')은 분출 구역(550B')보다 많은 개방 영역을 갖는다. 기포 촉진기(520)의 절반 및 연관된 데크 구역(530)의 개방 영역이 기포 촉진기(520)의 나머지 절반 및 연관된 데크 구역(535)의 개방 영역보다 크기 때문에, 분출 구역(555B')의 개방 영역은 분출 구역(555A')의 개방 영역보다 크다. 기포 촉진기(525)의 절반 및 연관된 데크 구역(545)의 개방 영역이 기포 촉진기(525)의 나머지 절반 및 연관된 데크 구역(540)의 개방 영역보다 크기 때문에, 분출 구역(560A')은 분출 구역(560B')보다 많은 개방 영역을 갖는다. 분출 구역(550A', 550B', 555A', 555B', 560A', 560B')의 개방 영역은, 기포 촉진기(515)의 일 측면 및 연관된 데크 구역(545, 540), 기포 촉진기(520)의 일 측면 및 연관된 데크 구역(535, 530), 및 기포 촉진기(525)의 일 측면 및 연관된 데크 구역(545, 540)을 포함하는 인접 트레이 상의 대응하는 접촉 구역의 개방 영역에 비례한다. 또한, 기포 촉진기(520) 및 연관된 데크 구역(530 및 535)이 기포 촉진기(515) 및 연관된 데크 구역(540 및 545) 및 기포 촉진기(525) 및 연관된 데크 구역(540 및 545)보다 크기 때문에, 배출 그룹(555)은 배출 그룹(550 및 560)보다 크다.
분출 구역(550A')으로부터의 액체는 기포 촉진기(515)의 절반의 접촉 구역 및 연관된 데크 구역(545)으로 분배된다. 분출 구역(550B')으로부터의 액체는 기포 촉진기(515)의 나머지 절반 및 연관된 데크 구역(540)으로 분배된다. 분출 구역(555A')으로부터의 액체는 기포 촉진기(520)의 절반 및 연관된 데크 구역(535)으로 분배된다. 분출 구역(555B')으로부터의 액체는 기포 촉진기(520)의 나머지 절반 및 연관된 데크 구역(530)으로 분배된다. 분출 구역(560A')으로부터의 액체는 기포 촉진기(525)의 절반 및 연관된 데크 구역(545)으로 분배된다. 분출 구역(560B')으로부터의 액체는 기포 촉진기(525)의 나머지 절반 및 연관된 데크 구역(540)으로 분배된다.
인접 트레이 상의 하강관들의 각 분출 구역의 개방 영역에 대한 기포 촉진기의 절반 및 연관된 데크 구역을 포함하는 접촉 구역의 천공의 개방 영역의 비는 전체 트레이에 걸쳐 본질적으로 동일하다.
도 7a 내지 도 7b는 평행한 하강관들을 갖는 다중 패스 트레이 장치(600)를 예시한다. 도시된 바와 같이, 트레이(605)는 하나의 중간 하강관(610)과 두 개의 단부 하강관(615)을 갖는다. 트레이(620)는 2개의 중간 하강관(625)을 갖는다. 트레이(630)는 두 개의 중간 하강관(635)을 가지며 트레이(620)와 동일한 설계를 갖는다.
분출구들은 하부 트레이로의 유체 분배를 위해 하강관의 길이를 따라 분배된다. 하부 트레이 상의 기포 촉진기의 길이는 하강 분출구 구역의 길이와 같거나 약간 더 길다.
풀 텐트 기포 촉진기(640)는 트레이(630)의 중간 하강관(635) 아래에 위치하고, 기포 촉진기(665)는 트레이(605)의 중간 하강관(610) 아래에 위치한다. 하프 기포 촉진기(645)는 단부 하강관(615) 아래에 위치한다.
중간 하강관(635)은 제1 및 제2 분출 구역(650A, 650B)을 갖는다. 중간 하강관(635)으로부터의 액체는, 제1 분출 구역(650A)을 통해 기포 촉진기(640)의 일 측면(640A) 및 연관된 데크 구역(655A)을 포함하는 제1 접촉 구역으로 분배되고, 제2 분출 구역(655B)을 통해 기포 촉진기(640)의 일 측면(640B) 및 연관된 데크 구역(655B)를 포함하는 제2 접촉 구역으로 분배된다.
중간 하강관(610)으로부터의 액체는 제1 및 제2 분출 구역(660A 및 660B)을 통해 풀 텐트 기포 촉진기(665)로 분배된다. 제1 접촉 구역은 기포 촉진기(665)의 일 측면(665A) 및 연관된 데크 구역(670A)을 포함하고, 제2 접촉 구역은 기포 촉진기(665)의 타측면(665B) 및 연관된 데크 구역(670B)을 포함한다.
단부 하강관(615)으로부터의 액체는 분출 구역(675)을 통해 하프 기포 촉진기(645) 및 연관된 데크 구역(680)으로 분배된다.
위의 하강관의 하부 상의 각 분출 구역에 대한 기포 촉진기의 일 측면 또는 하프 기포 촉진기를 포함하는 접촉 구역 및 연관된 데크 구역의 개방 영역의 목표 비는, 트레이 전체에 걸쳐 본질적으로 동일하다. 예를 들어, 분출 구역(650A)의 개방 영역에 대한 기포 촉진기(640A)의 일 측면 및 연관된 데크 구역(655A)을 포함하는 접촉 구역의 개방 영역의 비는, 분출 구역(650B)의 개방 영역에 대한 기포 촉진기(640B)의 일 측면 및 연관된 데크 구역(655B)을 포함하는 접촉 구역의 개방 영역의 비의 0.95배 내지 1.05배이다. 인접 트레이들 상에 수직으로 정렬된 접촉 구역들의 개방 영역이 상이한 경우, 두 개의 접촉 구역의 평균 개방 영역은 두 개의 트레이 위의 분출 구역의 개방 영역을 결정하는 데 사용될 수 있다. 예를 들어, 제1 트레이 상의 기포 촉진기(640B)의 일 측면 및 연관된 데크 구역(655B)의 개방 영역은, 제2 트레이 상의 하프 기포 촉진기(645) 및 연관된 데크 구역(680)의 개방 영역과 다를 수 있으며, 두 개의 접촉 구역의 개방 영역들의 평균은 분출 구역(650B)의 개방 영역을 결정하는 데 사용될 수 있다.
도 7a 내지 도 7b는 다중 패스 트레이 장치들 중 하나를 예시한다. 인접 트레이 접촉 구역의 개방 영역에 대한 하강관 분출 구역의 개방 영역의 비에 대한 동일한 설계 방법은, 한 트레이 상에 "n"개의 하강관이 있고 인접 트레이 상에 "n+1"개의 하강관이 있는 다른 다중 패스 트레이 장치에 적용될 수 있으며, 여기서 n=1, 2(도 7a 내지 도 7b에 도시된 바와 같음), 3 등이다.
인접 트레이 접촉 구역의 개방 영역에 대한 하강관 분출 구역의 개방 영역의 비에 대한 동일한 설계 방법은, 인접 트레이 상의 하강관 아래에 종단된 하강관과 기포 촉진기를 갖는 다른 임의의 트레이에 적용될 수 있다.
특정 실시예
다음은 특정 실시예와 관련하여 설명되지만, 이 설명은 이전 설명 및 첨부된 청구범위의 범위를 예시하고자 하는 것이지 제한하려는 것이 아님이 이해될 것이다.
본 발명의 제1 실시예는 트레이이며, 트레이는, 천공 데크; 데크를 통해 연장되는 복수의 평행한 트로프-형상 하강관으로서, 각 하강관은 하부의 제1 측면 상에 적어도 하나의 제1 분출 구역 및 하부의 제2 측면 상에 적어도 하나의 제2 분출 구역을 갖는, 복수의 평행한 트로프-형상 하강관; 데크 상의 복수의 천공 기포 촉진기로서, 각 기포 촉진기는 제1 측면과 제2 측면을 갖고, 기포 촉진기들은 트레이로부터 90도 회전한 인접 트레이 상의 복수의 평행한 트로프-형상 하강관 상에 있는 적어도 하나의 제1 분출 구역 및 적어도 하나의 제2 분출 구역과 정렬되도록 위치하는, 복수의 천공 기포 촉진기; 트레이의 제1 접촉 구역의 개방 영역에 비례하는, 인접 트레이 상의 적어도 하나의 제1 분출 구역의 개방 영역으로서, 제1 접촉 구역은 기포 촉진기의 제1 측면 및 연관된 데크 구역에 의해 정의되는, 적어도 하나의 제1 분출 구역의 개방 영역; 및 트레이의 제2 접촉 구역의 개방 영역에 비례하는, 인접 트레이 상의 적어도 하나의 제2 분출 구역의 개방 영역으로서, 제2 접촉 구역은 기포 촉진기의 제2 측면 및 연관된 데크 구역에 의해 정의되는, 적어도 하나의 제2 분출 구역의 개방 영역을 포함하고, 인접 트레이의 제2 분출 구역의 개방 영역에 대한 제1 분출 구역의 개방 영역의 비는, 트레이의 제2 접촉 구역의 개방 영역에 대한 제1 접촉 구역의 개방 영역의 비의 0.95배 내지 1.05배이다. 본 발명의 실시예는 이 단락의 제1 실시예 전체에 걸쳐 이 단락의 이전 실시예들 중 하나, 임의의 실시예 또는 모두이며, 여기서 기포 촉진기는 수직 단부를 갖는 반전된 V-형상을 갖는다. 본 발명의 실시예는 이 단락의 제1 실시예 전체에 걸쳐 이 단락의 이전 실시예들 중 하나, 임의의 실시예 또는 전부이며, 여기서 제1 트레이 상의 분출 구역의 길이는 아래 트레이의 기포 촉진기의 길이보다 짧고, 또는 제1 트레이 상의 분출 구역의 폭은 아래 트레이 상의 기포 촉진기의 폭보다 작고, 또는 둘 다 해당된다. 본 발명의 실시예는 이 단락의 제1 실시예 전체에 걸쳐 이 단락의 이전 실시예들 중 하나, 임의의 실시예 또는 전부이며, 여기서 데크의 천공의 크기는 기포 촉진기의 천공의 크기와 다르다. 본 발명의 실시예는 이 단락의 제1 실시예 전체에 걸쳐 이 단락의 이전 실시예들 중 하나, 임의의 실시예 또는 전부이며, 여기서 데크의 천공의 피치는 기포 촉진기의 천공의 피치와 다르다. 본 발명의 실시예는 이 단락의 제1 실시예 전체에 걸쳐 이 단락의 이전 실시 예들 중 하나, 임의의 실시예 또는 전부이며, 여기서 제1 분출 구역의 천공의 크기는 제2 분출 구역의 천공의 크기와 다르다. 본 발명의 실시예는 이 단락의 제1 실시예 전체에 걸쳐 이 단락의 이전 실시 예들 중 하나, 임의의 실시예 또는 전부이며, 여기서 제1 분출 구역의 천공의 형상은 제2 분출 구역의 천공의 형상과 다르다. 본 발명의 실시예는 이 단락의 제1 실시예 전체에 걸쳐 이 단락의 이전 실시 예들 중 하나, 임의의 실시예 또는 전부이며, 여기서 데크의 개방 영역은 데크의 전체 영역의 5% 내지 30% 범위에 있고, 또는 기포 촉진기들 중 하나의 기포 촉진기의 개방 영역은 그 하나의 기포 촉진기의 전체 영역의 5% 내지 30% 범위에 있고, 또는 둘 다 해당된다.
본 발명의 제2 실시예는 제1 트레이와 제2 트레이를 포함하는 한 쌍의 트레이로서, 제1 트레이는, 천공 데크; 데크를 통해 연장되는 복수의 평행한 트로프-형상 하강관으로서, 각 하강관은 하부의 제1 측면 상에 제1 분출 구역 및 하부의 제2 측면 상에 제2 분출 구역을 갖고, 제1 트레이의 에지에 하강관이 있는, 복수의 평행한 트로프-형상 하강관; 및 데크 상의 복수의 천공 기포 촉진기로서, 각 기포 촉진기는 제1 측면과 제2 측면을 갖고, 기포 촉진기들은 인접 트레이 상의 복수의 평행한 트로프-형상 하강관 상에 있는 적어도 하나의 제1 분출 구역 및 적어도 하나의 제2 분출 구역과 정렬되도록 위치하는, 복수의 천공 기포 촉진기를 포함하고, 제2 트레이는, 천공 데크; 데크를 통해 연장되는 복수의 평행한 트로프-형상 하강관으로서, 각 하강관은 하부에서 제1 분출 구역과 제2 분출 구역을 갖는, 복수의 평행한 트로프-형상 하강관; 데크 상의 적어도 하나의 천공 기포 촉진기로서, 적어도 하나의 천공 기포 촉진기는 제1 측면과 제2 측면을 갖고, 기포 촉진기는 인접 트레이 상의 복수의 평행한 트로프-형상 하강관 상에 있는 제1 분출 구역 및 제2 분출 구역과 정렬되도록 위치하는, 적어도 하나의 천공 기포 촉진기; 및 제2 트레이의 에지 상의 하프 기포 촉진기를 포함하고, 제1 트레이에 인접하는 트레이 상의 제2 분출 구역의 개방 영역에 대한 제1 분출 구역의 개방 영역의 비는, 제1 트레이의 제2 접촉 구역에 대한 제1 접촉 구역의 개방 영역의 비 또는 제1 트레이의 제2 접촉 구역과 제2 트레이의 제2 접촉 구역의 평균에 대한 제1 트레이의 제1 접촉 구역과 제2 트레이의 제1 접촉 구역의 개방 영역의 평균의 비의 0.95배 내지 1.05배이고, 제1 트레이의 제1 접촉 구역은 기포 촉진기의 일 측면 및 연관된 데크 구역에 의해 정의되고, 제2 트레이의 제1 접촉 구역은 기포 촉진기의 일 측면 또는 하프 기포 촉진기 및 연관된 데크 구역에 의해 정의되고, 제1 트레이의 제2 접촉 구역은 기포 촉진기의 일 측면 및 연관된 데크 구역에 의해 정의되고, 제2 트레이의 제2 접촉 구역은 기포 촉진기의 일 측면 또는 하프 기포 촉진기 및 연관된 데크 구역에 의해 정의된다. 본 발명의 실시예는 이 단락의 제2 실시예 전체에 걸쳐 이 단락의 이전 실시 예들 중 하나, 임의의 실시예 또는 전부이며, 여기서 하강관은 제1 트레이의 양측면의 에지 상에 있다. 본 발명의 실시예는 이 단락의 제2 실시예 전체에 걸쳐 이 단락의 이전 실시 예들 중 하나, 임의의 실시예 또는 전부이며, 여기서 하프 기포 촉진기는 제2 트레이의 양측면의 에지 상에 있다. 본 발명의 실시예는 이 단락의 제2 실시예 전체에 걸쳐 이 단락의 이전 실시예들 중 하나, 임의의 실시예 또는 전부이며, 여기서 기포 촉진기는 수직 단부가 있는 반전된 V-형상을 갖는다. 본 발명의 실시예는 이 단락의 제2 실시예 전체에 걸쳐 이 단락의 이전 실시예들 중 하나, 임의의 실시예 또는 전부이며, 여기서 제1 트레이 상의 분출 구역의 길이는 아래 트레이 상의 기포 촉진기의 길이보다 짧고, 또는 제1 트레이 상의 분출 구역의 폭은 아래 트레이 상의 기포 촉진기의 폭보다 작고, 또는 둘 다 해당된다. 본 발명의 실시예는 이 단락의 제2 실시예 전체에 걸쳐 이 단락의 이전 실시예들 중 하나, 임의의 실시예 또는 전부이며, 여기서 데크의 천공의 크기는 기포 촉진기의 천공의 크기와 다르다. 본 발명의 실시예는 이 단락의 제2 실시예 전체에 걸쳐 이 단락의 이전 실시예들 중 하나, 임의의 실시예 또는 전부이며, 여기서 데크의 천공의 피치는 기포 촉진기의 천공의 피치와 다르다. 본 발명의 실시예는 이 단락의 제2 실시예 전체에 걸쳐 이 단락의 이전 실시예들 중 하나, 임의의 실시예 또는 전부이며, 여기서 제1 분출 구역의 천공의 크기는 제2 분출 구역의 천공의 크기와 다르다. 본 발명의 실시예는 이 단락의 제2 실시예 전체에 걸쳐 이 단락의 이전 실시예들 중 하나, 임의의 실시예 또는 전부이며, 여기서 제1 분출 구역의 천공의 형상은 제2 분출 구역의 천공의 형상과 다르다. 본 발명의 실시예는 이 단락의 제2 실시예 전체에 걸쳐 이 단락의 이전 실시예들 중 하나, 임의의 실시예 또는 전부이며, 여기서 데크의 개방 영역은 데크의 전체 영역의 5% 내지 30% 범위에 있고, 또는 기포 촉진기들 중 하나의 기포 촉진기의 개방 영역은 그 하나의 기포 촉진기의 전체 영역의 5% 내지 30% 범위에 있고, 또는 둘 다 해당된다.
본 발명의 제3 실시예는 수직으로 이격된 적어도 두 개의 트레이를 포함하는 물질 전달 컬럼으로서, 각 트레이는, 데크를 통해 연장되는 복수의 평행한 트로프형상 하강관으로서, 각 하강관은 하부의 제1 측면 상에 적어도 하나의 제1 분출 구역 및 하부의 제2 측면 상에 적어도 하나의 제2 분출 구역을 갖는, 복수의 평행한 트로프-형상 하강관; 데크 상의 복수의 천공 기포 촉진기로서, 각 기포 촉진기는 제1 측면과 제2 측면을 갖고, 하나의 트레이의 기포 촉진기들은 90도 회전된 인접 트레이 상의 복수의 평행한 트로프-형상 하강관 상에 있는 적어도 하나의 제1 분출 구역 및 적어도 하나의 제2 분출 구역과 정렬되도록 위치하는, 복수의 천공 기포 촉진기; 제2 트레이 상의 제1 접촉 구역의 개방 영역에 비례하는, 제1 트레이 상의 적어도 하나의 제1 분출 구역의 개방 영역으로서, 제1 접촉 구역은 기포 촉진기의 제1 측면 및 연관된 데크 구역에 의해 정의되는, 적어도 하나의 제1 분출 구역의 개방 영역; 및 제2 트레이의 제2 접촉 구역의 개방 영역에 비례하는, 제1 트레이 상의 적어도 하나의 제2 분출 구역의 개방 영역으로서, 제2 접촉 구역은 기포 촉진기의 제2 측면 및 연관된 데크 구역에 의해 정의되는, 적어도 하나의 제2 분출 구역의 개방 영역을 포함하고, 제1 트레이의 제2 분출 구역의 개방 영역에 대한 제1 분출 구역의 개방 영역의 비는, 제2 트레이의 제2 접촉 구역의 개방 영역에 대한 제1 접촉 구역의 개방 영역의 비의 0.95배 내지 1.05배이다. 본 발명의 실시예는 이 단락의 제3 실시예 전체에 걸쳐 이 단락의 이전 실시예들 중 하나, 임의의 실시예 또는 전부이며, 여기서 기포 촉진기는 반전된 V-형상을 갖는다.
추가의 상술 없이도, 전술한 설명을 사용하여 당업자는 본 발명을 최대한으로 이용하고 본 발명의 본질적인 특징을 용이하게 확인하여, 본 발명의 사상 및 범위로부터 벗어남이 없이, 본 발명의 다양한 변경 및 수정을 행하고 이를 다양한 사용 및 조건에 적응시킬 수 있는 것으로 여겨진다. 따라서, 이전의 바람직한 특정 실시예들은, 단지 예시적인 것으로서 해석되어야 하며, 어떠한 방식으로든 개시내용의 나머지 부분을 제한하지 않으며, 첨부된 청구범위의 범위 내에 포함된 다양한 수정 및 등가 구성을 포괄하도록 의도된 것이다.
전술한 내용에서, 달리 명시하지 않는 한, 모든 온도는 섭씨 온도로 설명된 것이며, 모든 부와 백분율은 중량 기준이다.
Claims (10)
- 트레이(500)로서,
천공 데크(505);
상기 데크(505)를 통해 연장되는 복수의 평행한 트로프(trough)-형상 하강관(510)으로서, 각 하강관(510)은 하부의 제1 측면 상에 적어도 하나의 제1 분출 구역(550A) 및 상기 하부의 제2 측면 상에 적어도 하나의 제2 분출 구역(555B)을 갖는, 복수의 평행한 트로프-형상 하강관;
상기 데크(505) 상의 복수의 천공 기포 촉진기(515)로서, 각 기포 촉진기(515)는 제1 측면과 제2 측면을 갖고, 상기 기포 촉진기들(515)은 상기 트레이(500)로부터 90도 회전한 인접 트레이 상의 복수의 평행한 트로프-형상 하강관 상에 있는 적어도 하나의 제1 분출 구역 및 적어도 하나의 제2 분출 구역과 정렬되도록 위치하는, 복수의 천공 기포 촉진기;
상기 트레이의 제1 접촉 구역의 개방 영역에 비례하는, 상기 인접 트레이 상의 상기 적어도 하나의 제1 분출 구역(550A')의 개방 영역으로서, 상기 제1 접촉 구역은 상기 기포 촉진기(515)의 제1 측면 및 연관된 데크 구역(545)에 의해 정의되는, 적어도 하나의 제1 분출 구역의 개방 영역; 및
상기 트레이의 제2 접촉 구역의 개방 영역에 비례하는, 상기 인접 트레이 상의 상기 적어도 하나의 제2 분출 구역(550B')의 개방 영역으로서, 상기 제2 접촉 구역은 상기 기포 촉진기(515)의 제2 측면 및 연관된 데크 구역(540)에 의해 정의되는, 적어도 하나의 제2 분출 구역의 개방 영역을 포함하고, 그리고
상기 인접 트레이의 제2 분출 구역(550B)의 개방 영역에 대한 상기 제1 분출 구역(550A)의 개방 영역의 비는, 상기 트레이의 제2 접촉 구역의 개방 영역에 대한 상기 제1 접촉 구역의 개방 영역의 비의 0.95배 내지 1.05배인, 트레이. - 제1항에 있어서, 상기 기포 촉진기(515)는 수직 단부가 있는 반전된 V 형상을 갖는, 트레이.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 제1 트레이 상의 분출 구역들(550A, 550B)의 길이는 아래에 있는 트레이 상의 기포 촉진기의 길이보다 짧고, 또는 상기 제1 트레이 상의 분출 구역들(550A, 550B)의 폭은 아래에 있는 트레이 상의 기포 촉진기의 폭보다 작고, 또는 둘 다 해당되는, 트레이.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 데크(505)의 천공의 크기는 상기 기포 촉진기(515)의 천공의 크기와 다른, 트레이.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 데크(505)의 천공의 피치는 상기 기포 촉진기(515)의 천공의 피치와 다른, 트레이.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제1 분출 구역(550A)의 천공의 크기는 상기 제2 분출 구역(550B)의 천공의 크기와 다른, 트레이.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제1 분출 구역(550A)의 천공의 형상은 상기 제2 분출 구역(550B)의 천공의 형상과 다른, 트레이.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 데크(505)의 개방 영역은 상기 데크(505)의 전체 영역의 5% 내지 30% 범위에 있고, 또는 상기 기포 촉진기들(515)의 하나의 기포 촉진기의 개방 영역은 상기 하나의 기포 촉진기의 전체 영역의 5% 내지 30% 범위에 있고, 또는 둘 다 해당하는, 트레이.
- 한 쌍의 트레이로서,
제1 트레이(605)와 제2 트레이(620)를 포함하고,
상기 제1 트레이(605)는,
천공 데크;
상기 데크를 통해 연장되는 복수의 평행한 트로프-형상 하강관(610)으로서, 각 하강관(610)은 하부의 제1 측면 상에 제1 분출 구역(660A) 및 상기 하부의 제2 측면 상에 제2 분출 구역(660B)을 갖고, 상기 제1 트레이의 에지에 하강관(615)이 있는, 복수의 평행한 트로프-형상 하강관; 및
상기 데크 상의 복수의 천공 기포 촉진기(640)로서, 각 기포 촉진기(640)는 제1 측면(640A)과 제2 측면(640B)을 갖고, 상기 기포 촉진기들(640)은 인접 트레이(630) 상의 복수의 평행한 트로프-형상 하강관(635) 상에 적어도 하나의 제1 분출 구역(650A) 및 적어도 하나의 제2 분출 구역(650B)과 정렬되도록 위치하는, 복수의 천공 기포 촉진기를 포함하고,
상기 제2 트레이(620)는,
천공 데크;
상기 데크를 통해 연장되는 복수의 평행한 트로프-형상 하강관(625)으로서, 각 하강관(625)은 하부에서 제1 분출 구역과 제2 분출 구역을 갖는, 복수의 평행한 트로프-형상 하강관;
상기 데크 상의 적어도 하나의 천공 기포 촉진기(665)로서, 상기 적어도 하나의 기포 촉진기(665)는 제1 측면(665A)과 제2 측면(665B)을 갖고, 상기 기포 촉진기(665)는 인접 트레이(605) 상의 복수의 평행한 트로프-형상 하강관(610) 상에 있는 상기 제 1 분출 구역(660A) 및 상기 제2 분출 구역(660B)과 정렬되도록 위치하는, 적어도 하나의 천공 기포 촉진기; 및
상기 제2 트레이(620)의 에지 상의 하프(half) 기포 촉진기(645)를 포함하고,
제1 트레이(605)에 인접하는 트레이(630) 상의 제2 분출 구역(650B)의 개방 영역에 대한 제1 분출 구역(650A)의 개방 영역의 비는, 제1 트레이(605)의 제2 접촉 구역에 대한 제1 접촉 구역의 개방 영역 혹은 제1 트레이(605)의 제2 접촉 구역과 제2 트레이(620)의 제2 접촉 구역의 평균에 대한 제1 트레이(605)의 제1 접촉 구역과 제2 트레이(620)의 제1 접촉 구역의 개방 영역의 평균의 비의 0.95배 내지 1.05배이고, 그리고
상기 제1 트레이(605)의 제1 접촉 구역은 상기 기포 촉진기(640)의 일 측면(640A) 및 연관된 데크 구역(655A)에 의해 정의되고, 상기 제2 트레이(620)의 제1 접촉 구역은 상기 기포 촉진기(665)의 일 측면 또는 상기 하프 기포 촉진기(645) 및 연관된 데크 구역(670A, 680)에 의해 정의되고, 상기 제1 트레이(605)의 제2 접촉 구역은 상기 기포 촉진기(640)의 일 측면(640B) 및 연관된 데크 구역(655B)에 의해 정의되고, 상기 제2 트레이(620)의 제2 접촉 구역은 상기 기포 촉진기(665)의 일 측면(665B) 또는 상기 하프 기포 촉진기(645) 및 연관된 데크 구역(670B, 680)에 의해 정의되는, 한 쌍의 트레이. - 제9항에 있어서, 상기 제1 트레이(605)의 양측면의 에지 상에 하강관(615)이 존재하고, 상기 제2 트레이(620)의 양측면의 에지 상에 하프 기포 촉진기(645)가 존재하고, 또는 둘다 해당하는, 한 쌍의 트레이.
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