WO2017010844A1 - 컬럼용 액체 분배기 - Google Patents

컬럼용 액체 분배기 Download PDF

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WO2017010844A1
WO2017010844A1 PCT/KR2016/007744 KR2016007744W WO2017010844A1 WO 2017010844 A1 WO2017010844 A1 WO 2017010844A1 KR 2016007744 W KR2016007744 W KR 2016007744W WO 2017010844 A1 WO2017010844 A1 WO 2017010844A1
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WO
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liquid
opening
drain
distribution
column
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Application number
PCT/KR2016/007744
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English (en)
French (fr)
Inventor
이희문
민광준
Original Assignee
지에스건설 주식회사
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D3/00—Distillation or related exchange processes in which liquids are contacted with gaseous media, e.g. stripping
    • B01D3/14—Fractional distillation or use of a fractionation or rectification column
    • B01D3/16—Fractionating columns in which vapour bubbles through liquid
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D3/00—Distillation or related exchange processes in which liquids are contacted with gaseous media, e.g. stripping
    • B01D3/14—Fractional distillation or use of a fractionation or rectification column
    • B01D3/32—Other features of fractionating columns ; Constructional details of fractionating columns not provided for in groups B01D3/16 - B01D3/30
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D3/00—Distillation or related exchange processes in which liquids are contacted with gaseous media, e.g. stripping
    • B01D3/42—Regulation; Control

Definitions

  • the present invention relates to a liquid distributor for a column. More specifically, the present invention relates to a column liquid distributor capable of uniformly distributing liquid into a column for gas-liquid contact, even in a rocking state or an inclined state due to sea motion.
  • liquid distributors are used for distillation, absorption, and cooling towers, absorption towers, etc. for the refinery, petrochemical and fine chemicals, and the removal of harmful gases or organic matter.
  • gas-liquid contact devices such as trays and fillings are used to perform various separations in the oil and petrochemical industries. Since trays are inadequate due to flooding in the overflow of the water when the flow of the column occurs, structured packing is generally used at sea rather than irregular packing.
  • the distribution of liquids and gases in this charge is influenced by the initial supply to the charge of the fluids and the individual characteristics of the charge. For various reasons, the distribution of liquid in the filling is more sensitive to the initial feed than the distribution of steam.
  • the initial supply of liquid is formed by the liquid distributor.
  • the liquid level in the overview of the liquid distributor must be uniform, which is the minimum condition for the flow from the water inlet to be uniform.
  • the uniformity of the liquid level in the conventional liquid distributor can be significantly worsened by the motion of the vessel. If the uniformity of the liquid level is poor, the flow from the water pit becomes uneven, and eventually the distribution of the liquid in the column becomes poor.
  • Embodiments of the present invention are directed to providing a liquid distributor for a column that enables uniform distribution of the liquid in the column even in a rocking or inclined state.
  • the input portion is made of the liquid supply; Receiving unit for temporarily storing the liquid supplied from the inlet; A drain portion having a plurality of porous holes for discharging the liquid; And a dispensing portion connecting the accommodating portion and the drain portion so that the liquid in the accommodating portion is evenly provided to the drain portion, wherein the dispensing portion includes a plurality of distributing pipes connecting the accommodating portion and the drain portion; And when the distribution part is inclined to one side, may include an opening and closing member for at least partially closing the flow path of the distribution pipe connected to the lower side than the receiving portion.
  • the drain portion is provided with a flow path in which the liquid is moved along the longitudinal direction, the main drain having a plurality of porous holes on the bottom; And a plurality of sub-drains branched from sidewalls of the main drain and having a plurality of porous holes formed on a bottom thereof.
  • the distribution pipe is one end is drawn into the inner space of the receiving portion, the other end of the inlet pipe is formed with an opening that is selectively opened and closed by the movement of the opening and closing member; And a drawing pipe connecting the opening of the drawing pipe and the drain part to communicate with each other.
  • the distribution pipe may include a first distribution pipe vertically connected to a bottom surface of the accommodation portion and the drain portion; And a second distribution pipe provided in plural to connect the side wall of the accommodation portion and the drain portion in a radial direction.
  • a plurality of through holes through which the liquid in the receiving part flows may be formed on the outer wall of the inlet pipe.
  • the distribution pipe may further include a stopper provided in the opening to limit the movement of the opening and closing member when the column liquid distributor is inclined to one side.
  • the stopper may be formed with a curvature inclined surface that is limited in the moving distance of the opening and closing member so that the size of the opening and closing is changed according to the inclination angle of the column liquid distributor.
  • a second distribution pipe which is developed in four directions on the side of the receiving part and is sent to the sewer is added.
  • FIG. 1 is a side view showing a liquid distributor for a column according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line “A-A” of FIG. 1 according to one embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line “A-A” of FIG. 1 according to a modified example of the present invention.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view taken along the line “B-B” of FIG. 2 according to one embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a state diagram illustrating an operating state of the opening and closing member when the column liquid distributor is inclined at a predetermined angle according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view taken along line “B-B” of FIG. 2 according to a modification of the present invention.
  • FIG. 7 is a state diagram illustrating an operating state of the opening and closing member when the column liquid distributor is inclined at an angle according to one embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a state diagram illustrating an operating state of the opening and closing member when the column liquid distributor is inclined at a predetermined angle further than that of FIG. 7 according to one embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a side view illustrating a liquid distributor for a column according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line “AA” of FIG. 1, according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 3. Is a cross-sectional view taken along the line “AA” of FIG. 1, according to a variation of the invention.
  • a liquid distributor for a column may uniformly distribute liquid into a column in which gas-liquid contact is made, even in a rocking state or an inclined state. have.
  • the column corresponds to a conventional distillation column for separating a desired substance through gas-liquid contact, a detailed description thereof will be omitted.
  • the column according to the present embodiment may be installed in a marine platform or a vessel requiring uniform liquid distribution even in a rocking state or an inclined state.
  • the column liquid distributor may include an input part 100, a receiving part 200, a drain part 300, and a distribution part 400.
  • the input unit 100 may be positioned at the top of the liquid distributor so that the liquid for the column may be supplied in the form of a hopper having a predetermined space in which the liquid may be accommodated. And the lower portion of the input portion 100 may be connected to the receiving portion 200 to communicate.
  • Upper and lower portions of the input portion 100 may be formed with an inlet and outlet for the supply and discharge of liquid, respectively. Accordingly, when a large amount of liquid is supplied to the inlet of the inlet 100, the liquid supplied to the inlet 100 is converged to the center of the inlet 100, and then received through the outlet of the inlet 100 It may be discharged to the portion 200.
  • Receiving portion 200 may be configured in the form of a cylindrical case connected to the lower portion of the input portion (100). An interior space for temporarily storing the liquid supplied from the inlet may be provided in the accommodation part 200. At this time, the liquid level in the receiving portion 200 can be always maintained at an appropriate level.
  • the distribution part 400 Since the distribution part 400 is connected to the bottom and sidewalls of the accommodation part 200, the distribution of the liquid in the accommodation part 200 may be uniformly performed. At this time, the flow amount of the liquid through the distribution unit 400 connected to the bottom of the receiving unit 200 and the flow amount of the liquid through the distribution unit 400 connected to the side wall of the receiving unit 200 are equal to 50:50. To implement, the diameter of each distribution unit 400 connected to the bottom and sidewalls of the receiving unit 200 may be designed differently.
  • the drain unit 300 may include a main drain 310 and a sub drain 320, and may uniformly disperse the liquid supplied through the distribution unit 400 into the column.
  • a plurality of flow paths in which the liquid supplied from the distribution unit 400 moves in the longitudinal direction is formed in the main drain 310, and spaced apart in a matrix form on the bottom of the main drain 310 to evenly discharge the liquid.
  • Four porous holes 301 may be formed.
  • the sub drain 320 may be configured in the form of a plurality of branch pipes connected to the sidewall of the main drain 310.
  • a plurality of porous holes 301 spaced apart in the form of a matrix may be formed on the bottoms of the plurality of sub-drains 320 to evenly discharge the liquid.
  • the sub-drain 320 is composed of a plurality of connected to the side wall of each main drain 310, so as to be independent of the different main drain 310 spaced apart, but as shown in FIG. Sub-drain 320 may be connected to different main drain 310 in succession.
  • the distribution unit 400 is a connection pipe connecting the receiving part 200 and the drain part 300 to provide the liquid in the receiving part 200 to the drain part 300 evenly.
  • the distribution unit 400 may include a plurality of distribution pipes 410 connecting between the accommodation unit 200 and the drain unit 300.
  • the distribution pipe 410 radially connects the first distribution pipe 410a that vertically connects the bottom surface of the accommodation part 200 and the drain part 300, and the side wall and the drain part 300 of the accommodation part 200 in a radial direction. It may be composed of a plurality of second distribution pipe (410b) for connecting.
  • the diameter of the first distribution pipe 410a is designed to be larger than the diameter of the second distribution pipe 410b, so that the amount of liquid flows through the first distribution pipe 410a and the plurality of second distribution pipes 410b.
  • the flow rates of the liquids can be equal to each other.
  • the second distribution pipe 410b is composed of four distribution pipes 410 spaced apart at intervals of 90 degrees in the circumferential direction on the side wall of the receiving portion 200, but is not limited thereto, and the second portion
  • the separation angle and the number of the pipes 410b may be changed in various forms to uniformly distribute the liquid.
  • the second distribution pipe 410b is composed of six distribution pipes spaced apart at intervals of 60 degrees in the circumferential direction from the side wall of the accommodating part 200 or 45 in the circumferential direction from the side wall of the accommodating part 200. It may be composed of eight distribution pipes spaced apart at intervals.
  • the diameter of the second distribution pipes 410b should be reduced.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating the "BB" leading line of FIG. 2 according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of the liquid distributor for a column according to an embodiment of the present invention. It is a state diagram which shows the operating state of an opening / closing member.
  • each distribution pipe 410 may include an inlet pipe 411, an outlet pipe 412, and a stopper 413.
  • the inlet pipe 411 may be defined as a pipe of the distribution pipe 410 introduced into the interior space of the receiving portion 200.
  • one end of the inlet pipe 411 is introduced into the inner space of the receiving portion 200, and the other end of the inlet pipe 411 is an opening 411a for selectively opening and closing partly by the movement of the opening and closing member 420 is provided.
  • the outer wall of the inlet pipe 411 is formed with a plurality of through holes 411b into which the liquid in the receiving part 200 flows.
  • the stopper 413 may protrude from the opening 411a of the inlet pipe 411 to limit the movement of the opening and closing member 420 in the inlet pipe 411.
  • the stopper 413 may restrict the movement range of the opening / closing member 420 into the drawing pipe 411 by preventing the opening / closing member 420 in the drawing pipe 411 from moving to the drawing pipe 412.
  • the withdrawal pipe 412 may be defined as a pipe of the distribution pipe 410 exposed from the receiving portion 200.
  • the drawing pipe 412 may be connected to the other end of the drawing pipe 411 so that the opening 411a of the drawing pipe 411 and the drain portion 300 communicate with each other.
  • the distribution unit 400 may include an opening and closing member 420 that closes at least a part of the flow path of the distribution pipe 410 when the distribution unit 400 is inclined to one side.
  • the opening and closing member 420 may be formed of a ball-shaped sphere that is movable in the longitudinal direction in the withdrawal pipe 412.
  • the opening / closing member 420 closes a part of the flow path of the distribution pipe 410 located below the receiving portion 200 by the opening / closing member 420, thereby causing the column to swing. Uneven distribution of the liquid can be suppressed.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating the “BB” line of FIG. 2, according to a modified embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view of the column liquid distributor when the column liquid distributor is inclined at an angle according to an embodiment of the present invention.
  • 8 is a state diagram illustrating an operating state of the member, and FIG. 8 is a state diagram illustrating an operating state of the opening and closing member when the column liquid distributor is inclined at a predetermined angle further than FIG. 7 according to an embodiment of the present invention.
  • the stopper 413 ′ is formed with a curvature slope 413a in which the moving distance of the opening / closing member 420 is limited according to the inclination angle of the column liquid distributor. Can be.
  • the moving position of the opening / closing member 420 moving the curvature slope 413a of the stopper 413 ' may vary, and thus, the size of the opening 411a may vary. .
  • the opening and closing member 420 when the column liquid distributor is inclined at an angle, the opening and closing member 420 is positioned at an intermediate portion of the curvature slope 413a, where the opening 411a is partially closed. Can be.
  • the opening / closing member 420 when the column liquid distributor is inclined at an angle more than that of FIG. 7, the opening / closing member 420 is positioned at the top of the curvature inclined surface 413a, so that the opening 411a is completely closed. Can be blocked.
  • the present invention in addition to the first distribution pipe for directing the fluid flow from the lower portion of the receiving portion to the water inlet, a second distribution tube deployed in the four directions on the side of the receiving portion and sending it to the water inlet, thereby providing a uniform liquid distribution.
  • the opening and closing member moves in the inclined direction to partially close the flow path of the liquid, so that the nonuniform distribution of the liquid due to the fluctuation of the column can be suppressed.

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Abstract

컬럼용 액체 분배기가 소개된다. 컬럼용 액체 분배기는 액체의 공급이 이루어지는 투입부와, 투입구에서 공급받은 액체가 일시 저장되는 수용부와, 액체를 배출하기 위한 다수개의 다공홀이 형성된 드레인부와, 수용부 내 액체가 드레인부에 고르게 제공되도록 수용부와 드레인부 사이를 연결하는 분배부를 포함할 수 있다.

Description

컬럼용 액체 분배기
본 발명은 컬럼용 액체 분배기에 관한 것이다. 보다 상세하게, 본 발명은 해상 운동으로 인한 요동 상태 또는 경사진 상태에서도, 기액 접촉을 위한 컬럼 내로 액체를 균일하게 분배할 수 있는 컬럼용 액체 분배기에 관한 것이다.
일반적으로 액체 분배장치는 정유, 석유화학 및 정밀화학과 유해가스 또는 유기물의 제거를 위해서, 증류, 흡수, 냉각 원리를 적용한 증류탑, 흡수탑 등에 사용된다. 그리고 트레이 및 충전물과 같은 기체-액체 접촉 장치는 정유 및 석유화학 산업에서 다양한 분리를 수행하는 데 사용된다. 트레이는 컬럼의 유동이 발생할 경우 물 넘이둑에서의 범람 때문에 부적합하므로, 해상에서는 일반적으로 불규칙 충전물 보다는 구조화 충전물(structured packing)이 사용된다.
구조화 충전물을 컬럼 내에서 사용하는 것은, 저압 강하가 중요한 경우에 많은 장점을 가진다는 점이 널리 알려져 있다. 그러나, 컬럼의 성능은 충전물 내에서 국부적으로 발생하는 액체 하강류와 기체 상승류 간의 평형을 형성하고 유지시키는 것에 좌우된다.
이러한 충전물 내에서의 액체와 기체의 분포는, 유체들의 충전물에 대한 초기 공급량 및 충전물의 개별적인 특성에 의하여 영향을 받는다. 다양한 이유로 인하여, 충전물 내에서 액체의 분포가 증기의 분포보다 더 초기 공급량에 대해 민감하다. 전형적으로, 액체의 초기 공급량은 액체 분배기에 의하여 형성된다. 액체 분배기의 개관 내에서의 액체 수위가 균일해야 한다는 것이 주수구로부터의 유동이 균일하게 되기 위한 최소 조건이다.
그런데, 실제로는 균일한 초기 액체 분포를 형성하는 것에 어려움이 있다. 예를 들어, 다양한 요인들이 액체 분배기 내의 액체 수위 균일성에 영향을 미칠 수 있다. 여기에는 액체 분배기 내의 유체 역학적 저항, 분배기 설치 중의 조정 불량, 그리고 컬럼의 기울어짐 등이 포함된다.
특히, 해상용 액체 분배기의 설계에는 몇 가지의 특별한 노력이 요구된다. 예컨대, 바람과 파도 양자 모두의 작용은 선박 갑판의 컬럼에 상당한 운동을 야기시키는데, 요동 운동으로 컬럼이 수직 위치로부터 기울어져 액체 분배기 내 액체가 일측으로 이동되는 경우가 관심의 대상이 된다.
종래 액체 분배기 내의 액체 수위의 균일성은 선박의 운동으로 상당히 나빠질 수 있는데, 액체 수위의 균일성이 나빠지면, 주수구로부터의 유동이 균일하지 않게 되고, 결국, 컬럼 내 액체의 분배 상태가 좋지 않게 된다.
이에, 요동 운동으로 인해, 컬럼이 요동되거나 기울어지더라도, 액체 분배기 내의 액체가 컬럼 내로 균일하게 분배될 수 있는 방안이 요구되고 있다.
본 발명의 실시예들은 요동 상태 또는 경사진 상태에서도 컬럼 내 액체의 균일한 분배가 이루어지게 할 수 있는 컬럼용 액체 분배기를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따른 컬럼용 액체 분배기는, 액체의 공급이 이루어지는 투입부; 상기 투입구에서 공급받은 액체가 일시 저장되는 수용부; 액체를 배출하기 위한 다수개의 다공홀이 형성된 드레인부; 및 상기 수용부 내 액체가 상기 드레인부에 고르게 제공되도록 상기 수용부와 드레인부 사이를 연결하는 분배부를 포함하고, 상기 분배부는 상기 수용부와 상기 드레인부 사이를 연결하는 다수개의 분배관; 및 상기 분배부가 일측으로 기울어질 때, 상기 수용부보다 하측에 연결된 분배관의 유로를 적어도 일부 폐쇄하는 개폐부재를 포함할 수 있다.
이때, 상기 드레인부는 상기 액체가 이동되는 유로가 길이방향을 따라 마련되고, 저면에 다수개의 다공홀이 형성된 메인 드레인; 및 상기 메인 드레인의 측벽에서 분기되는 다수개로 제공되고, 저면에 다수개의 다공홀이 형성된 서브 드레인을 포함할 수 있다.
또한, 상기 분배관은 일단이 상기 수용부의 내부공간으로 인입되고, 타단에 상기 개폐부재의 이동에 의해 일부가 선택적으로 개폐되는 개구가 형성된 인입파이프; 및 상기 인입파이프의 개구와 상기 드레인부를 연통되게 연결하는 인출파이프를 포함할 수 있다.
또한, 상기 분배관은 상기 수용부의 저면과 상기 드레인부를 수직하게 연결되는 제 1 분배관; 및 상기 수용부의 측벽과 상기 드레인부를 방사방향으로 연결하도록 다수개로 제공된 제 2 분배관을 포함할 수 있다.
또한, 상기 인입파이프의 외벽에는 상기 수용부 내 액체가 유입되는 다수의 관통홀이 형성될 수 있다.
또한, 상기 분배관은 상기 컬럼용 액체 분배기가 일측으로 기울어질 때, 상기 개폐부재의 이동을 제한하도록 상기 개구에 마련되는 스토퍼를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 스토퍼에는 상기 컬럼용 액체 분배기가 기울어지는 각도에 따라, 상기 개폐되는 개구의 크기가 달라지도록 상기 개폐부재의 이동거리가 제한되는 곡률경사면이 형성될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 유체 흐름을 수용부의 하부에서 주수구로 보내는 제 1 분배관 이외에, 수용부의 측면에서 4 방향으로 전개되어 주수구로 보내는 제 2 분배관을 추가함으로써, 액체 분배의 균일성을 향상시킬 수 있다는 이점이 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 컬럼이 일측으로 기울어질 때, 개폐부재가 기울어지는 방향으로 이동하여 액체의 유로를 부분 폐쇄함으로써, 컬럼의 요동으로 인한 액체의 불균일 분배를 억제할 수 있다는 이점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 컬럼용 액체 분배기를 도시한 측면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라, 도 1의 "A-A"선부를 절개하여 도시한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 변형예에 따라, 도 1의 "A-A"선부를 절개하여 도시한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라, 도 2의 "B-B"선부를 절개하여 도시한 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라, 컬럼용 액체 분배기가 소정 각도 기울어지는 경우, 개폐부재의 작동 상태를 도시한 상태도이다.
도 6은 본 발명의 변형예에 따라, 도 2의 "B-B"선부를 절개하여 도시한 단면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따라, 컬럼용 액체 분배기가 소정 각도 기울어지는 경우, 개폐부재의 작동 상태를 도시한 상태도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따라, 컬럼용 액체 분배기가 도 7보다 소정 각도 더 기울어지는 경우, 개폐부재의 작동 상태를 도시한 상태도이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 컬럼용 액체 분배기를 도시한 측면도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라, 도 1의 "A-A"선부를 절개하여 도시한 단면도이며, 도 3은 본 발명의 변형예에 따라, 도 1의 "A-A"선부를 절개하여 도시한 단면도이다.
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 컬럼용 액체 분배기는, 요동 상태 또는 경사진 상태하에서도, 기액 접촉이 이루어지는 컬럼(Column) 내로 액체를 균일하게 분배할 수 있다.
여기서, 컬럼은 기액 접촉을 통해 원하는 물질을 분리하는 통상의 증류 컬럼과 대응되는 구성이므로, 이에 대한 자세한 설명은 생략하기로 한다. 다만, 본 실시예에 따른 컬럼은, 요동 상태 또는 경사진 상태에서도 균일한 액체 분배가 요구되는 해상용 플랫폼이나 선박 등에 설치될 수 있다.
이러한 컬럼용 액체 분배기는 투입부(100), 수용부(200), 드레인부(300) 및 분배부(400)를 포함할 수 있다.
구체적으로, 투입부(100)는 액체가 수용 가능한 소정 공간을 갖는 호퍼 형태로, 컬럼용 액체를 공급받을 수 있도록 액체 분배기의 최 상측에 위치될 수 있다. 그리고 투입부(100)의 하부에는 수용부(200)가 연통가능하게 연결될 수 있다.
투입부(100)의 상,하부에는 액체의 공급 및 배출이 이루어지는 투입구 및 배출구가 각각 형성될 수 있다. 이에 따라, 다량의 액체가 투입부(100)의 투입구로 공급되면, 투입부(100)에 공급된 액체는 투입부(100)의 중앙으로 수렴된 후, 투입부(100)의 배출구를 통해 수용부(200)로 배출될 수 있다.
수용부(200)는 투입부(100)의 하부에 연결되는 원통형 케이스 형태로 구성될 수 있다. 수용부(200)의 내부에는 투입구에서 공급받은 액체를 일시 저장하기 위한 내부공간이 마련될 수 있다. 이때, 수용부(200) 내 액체의 수위는 항상 적절한 수준으로 유지될 수 있다.
수용부(200)의 저면 및 측벽에는 분배부(400)가 연결되므로, 수용부(200) 내 액체의 분배가 균일하게 이루어질 수 있다. 이때, 수용부(200)의 저면에 연결된 분배부(400)를 통한 액체의 흐름량과, 수용부(200)의 측벽에 연결된 분배부(400)를 통한 액체의 흐름량이 50:50으로 동일해지도록 구현하기 위해, 수용부(200)의 저면 및 측벽에 연결된 각각의 분배부(400)의 직경은 서로 다르게 설계될 수 있다.
드레인부(300)는 메인 드레인(310)과 서브 드레인(320)을 포함하는 구성으로, 분배부(400)를 통해 공급받은 액체를 컬럼 내로 고르게 분산하여 제공할 수 있다. 여기서, 메인 드레인(310)의 내부에는 분배부(400)로부터 공급받은 액체가 이동되는 유로가 길이방향으로 형성되고, 메인 드레인(310)의 저면에는 액체가 고르게 배출되도록 매트릭스 형태로 이격 배치되는 다수개의 다공홀(301)이 형성될 수 있다.
그리고 서브 드레인(320)은 메인 드레인(310)의 측벽에 연결되는 다수개의 분기파이프 형태로 구성될 수 있다. 다수개의 서브 드레인(320)의 저면에는 액체가 고르게 배출되도록 매트릭스 형태로 이격 배치되는 다수개의 다공홀(301)이 형성될 수 있다.
본 실시예에서, 서브 드레인(320)은 이격 배치된 서로 다른 메인 드레인(310)과 독립되도록, 각각의 메인 드레인(310)의 측벽에 연결되는 다수개로 구성이지만, 도 3에서 보듯이, 하나의 서브 드레인(320)이 서로 다른 메인 드레인(310)에 연속하여 연결될 수도 있다.
분배부(400)는 수용부(200)와 드레인부(300) 사이를 연결하는 연결관으로, 수용부(200) 내 액체를 드레인부(300)에 고르게 제공할 수 있다. 이러한 분배부(400)는 수용부(200)와 드레인부(300) 사이를 연결하는 다수개의 분배관(410)을 포함할 수 있다.
분배관(410)은 수용부(200)의 저면과 드레인부(300)를 수직하게 연결되는 제 1 분배관(410a)과, 수용부(200)의 측벽과 드레인부(300)를 방사방향으로 연결하는 다수개의 제 2 분배관(410b)으로 구성될 수 있다. 그리고 제 1 분배관(410a)의 직경은 제 2 분배관(410b)의 직경보다 더 크게 설계됨으로써, 제 1 분배관(410a)을 통한 액체의 흐름량과 다수개의 제 2 분배관(410b)을 통한 액체의 흐름량이 서로 동일해질 수 있다.
본 실시예에서, 제 2 분배관(410b)은 수용부(200)의 측벽에서 원주방향으로 90도 간격으로 이격되는 4개의 분배관(410)으로 구성되지만, 이에 한정되지는 아니하며, 제 2 분배관(410b)의 이격 각도 및 개수 등은 액체를 균일하게 분배하기 위한 다양한 형태로 변경될 수 있다. 예를 들어, 제 2 분배관(410b)은 수용부(200)의 측벽에서 원주방향으로 60도 간격으로 이격 배치되는 6개의 분배관으로 구성되거나, 수용부(200)의 측벽에서 원주방향으로 45도 간격으로 이격 배치되는 8개의 분배관으로 구성될 수도 있다. 다만, 제 2 분배관(410b)의 개수가 증가함에 따라 제 2 분배관(410b)의 직경은 작아져야 할 것이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라, 도 2의 "B-B"선부를 절개하여 도시한 단면도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라, 컬럼용 액체 분배기가 소정 각도 기울어지는 경우, 개폐부재의 작동 상태를 도시한 상태도이다.
도 4 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 각각의 분배관(410)은 인입파이프(411), 인출파이프(412) 및 스토퍼(413)를 포함할 수 있다. 여기서, 인입파이프(411)는 수용부(200)의 내부공간으로 인입된 분배관(410)의 파이프로 정의될 수 있다. 예컨대, 인입파이프(411)의 일단은 수용부(200)의 내부공간으로 인입되고, 인입파이프(411)의 타단에는 개폐부재(420)의 이동에 의해 일부가 선택적으로 개폐되는 개구(411a)가 형성되며, 인입파이프(411)의 외벽에는 수용부(200) 내 액체가 유입되는 다수의 관통홀(411b)이 형성된다.
또한, 스토퍼(413)는 개폐부재(420)의 이동을 인입파이프(411) 내에서 제한하기 위해, 인입파이프(411)의 개구(411a)에서 돌출될 수 있다. 이 스토퍼(413)는 인입파이프(411) 내 개폐부재(420)가 인출파이프(412)로 이동하는 것을 방지함으로써, 개폐부재(420)의 이동 범위를 인입파이프(411) 내로 제한할 수 있다.
또한, 인출파이프(412)는 수용부(200)에서 노출된 분배관(410)의 파이프로 정의될 수 있다. 인출파이프(412)는 인입파이프(411)의 개구(411a)와 드레인부(300)가 서로 연통되도록 인입파이프(411)의 타단에 연결될 수 있다.
분배부(400)는 분배부(400)가 일측으로 기울어질 때, 분배관(410)의 유로를 적어도 일부 폐쇄하는 개폐부재(420)를 포함할 수 있다.
개폐부재(420)는 인출파이프(412) 내에서 길이방향으로 이동가능한 볼(ball) 형태의 구체로 구성될 수 있다. 이 개폐부재(420)는 컬럼용 액체 분배기가 일측으로 기울어질 때, 개폐부재(420)가 수용부(200)보다 하측에 위치한 분배관(410)의 유로를 일부 폐쇄함으로써, 컬럼의 요동으로 인한 액체의 불균일 분배를 억제할 수 있다.
예컨대, 도 5에서 보듯이, 액체 분배기가 일측으로 기울어지는 경우, 수용부(200)보다 하측에 위치한 분배관(410) 내 개폐부재(420)는 개구(411a)로 이동된 후, 스토퍼(413)에 의해 정지된 상태에서, 분배관(410)의 유로를 일부 폐쇄할 수 있다. 결국, 수용부(200) 내 액체가 수용부(200)보다 하측에 위치한 분배관(410)으로 더 많이 분배되는 것이 방지될 수 있다.
도 6은 본 발명의 변형예에 따라, 도 2의 "B-B"선부를 절개하여 도시한 단면도이고, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따라, 컬럼용 액체 분배기가 소정 각도 기울어지는 경우, 개폐부재의 작동 상태를 도시한 상태도이며, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따라, 컬럼용 액체 분배기가 도 7보다 소정 각도 더 기울어지는 경우, 개폐부재의 작동 상태를 도시한 상태도이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 변형예에 따라, 스토퍼(413')에는 컬럼용 액체 분배기가 기울어지는 각도에 따라 개폐부재(420)의 이동거리가 제한되는 곡률경사면(413a)이 형성될 수 있다. 컬럼용 액체 분배기의 기울어지는 각도가 달라지면, 스토퍼(413')의 곡률경사면(413a)을 이동하는 개폐부재(420)의 이동 위치가 달라질 수 있고, 결국, 개구(411a)의 크기가 달라질 수 있다.
예를 들어, 도 7에 도시된 바와 같이, 컬럼용 액체 분배기가 소정 각도 기울어지면, 개폐부재(420)는 곡률경사면(413a)의 중간 부위에 위치되고, 이때, 개구(411a)는 부분 패쇄될 수 있다. 이에 반해, 도 8에 도시된 바와 같이, 컬럼용 액체 분배기가 도 7보다 소정 각도 더 기울어지면, 개폐부재(420)는 곡률경사면(413a)의 최상단에 위치되고, 결국, 개구(411a)는 완전 패쇄될 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 유체 흐름을 수용부의 하부에서 주수구로 보내는 제 1 분배관 이외에, 수용부의 측면에서 4 방향으로 전개되어 주수구로 보내는 제 2 분배관을 추가하여, 액체 분배의 균일성을 향상시킬 수 있고, 컬럼이 일측으로 기울어지는 경우, 개폐부재가 기울어지는 방향으로 이동하여 액체의 유로를 부분 폐쇄하므로, 컬럼의 요동으로 인한 액체의 불균일 분배를 억제할 수 있다는 등의 우수한 장점을 갖는다.

Claims (7)

  1. 액체의 공급이 이루어지는 투입부;
    상기 투입구에서 공급받은 액체가 일시 저장되는 수용부;
    액체를 배출하기 위한 다수개의 다공홀이 형성된 드레인부; 및
    상기 수용부 내 액체가 상기 드레인부에 고르게 제공되도록 상기 수용부와 드레인부 사이를 연결하는 분배부를 포함하고,
    상기 분배부는
    상기 수용부와 상기 드레인부 사이를 연결하는 다수개의 분배관; 및
    상기 분배부가 일측으로 기울어질 때, 상기 수용부보다 하측에 연결된 분배관의 유로를 적어도 일부 폐쇄하는 개폐부재를 포함하는 컬럼용 액체 분배기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 드레인부는
    상기 액체가 이동되는 유로가 길이방향을 따라 마련되고, 저면에 다수개의 다공홀이 형성된 메인 드레인; 및
    상기 메인 드레인의 측벽에서 분기되는 다수개로 제공되고, 저면에 다수개의 다공홀이 형성된 서브 드레인을 포함하는 컬럼용 액체 분배기.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 분배관은
    일단이 상기 수용부의 내부공간으로 인입되고, 타단에 상기 개폐부재의 이동에 의해 일부가 선택적으로 개폐되는 개구가 형성된 인입파이프; 및
    상기 인입파이프의 개구와 상기 드레인부를 연통되게 연결하는 인출파이프를 포함하는 컬럼용 액체 분배기.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 분배관은
    상기 수용부의 저면과 상기 드레인부를 수직하게 연결되는 제 1 분배관; 및
    상기 수용부의 측벽과 상기 드레인부를 방사방향으로 연결하도록 다수개로 제공된 제 2 분배관을 포함하는 컬럼용 액체 분배기.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 인입파이프의 외벽에는
    상기 수용부 내 액체가 유입되는 다수의 관통홀이 형성된 컬럼용 액체 분배기.
  6. 제 3 항에 있어서,
    상기 분배관은
    상기 컬럼용 액체 분배기가 일측으로 기울어질 때, 상기 개폐부재의 이동을 제한하도록 상기 개구에 마련되는 스토퍼를 더 포함하는 컬럼용 액체 분배기.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 스토퍼에는
    상기 컬럼용 액체 분배기가 기울어지는 각도에 따라, 상기 개폐되는 개구의 크기가 달라지도록 상기 개폐부재의 이동거리가 제한되는 곡률경사면이 형성되는 컬럼용 액체 분배기.
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