KR930012026B1 - 충전탑의 액체분산장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

충전탑의 액체분산장치

제1도는 본 발명의 원리에 따라 구성된 액체 흐름 분산장치의 한 구체적 실시의 다양한 탑 내부를 절단하여 나타낸 여러구역을 가진 충전 컬럼의 사시도.

제2도는 본 발명의 원리에 따라 구성된 액체 분산 장치 트로프 및 흐름 균등화 파이프 배치의 확대 단면도.

제3도는 선3-3을 따른 제2도의 트로프 및 배플 및 트로프의 벽구역을 나타내는 확대 단면도.

제4도는 액체분산과 제2도의 트로프 배플에 액체가 공급되는 것을 나타낸 것이다.

제5도는 V자 형태의 트로프와 흐름 균등화 장치를 나타내는 본 발명의 흐름 분산 장치 배열의 확대 사시도.

제6도는 제5도의 트로프 지지물과 수평조정장치의 부분 평면도.

제7도는 본 발명의 흐름 배플의 또 다른 구체적 실시의 확대 정면도 및 증가된 기체 흐름의 ＂자유면적(free area)＂을 나타내는 도면이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 교환 컬럼 12 : 탑

14, 38, 124 : 충전베드 16 : 사람통로

18 : 측면액체 공급라인 20 : 측면 스트림 배출라인

23 : 상부 탑구역 30 : 하부 스트림 배출라인

28 : 스커트

32 : 측면기체 공급라인 또는 리보일러 회수라인

34 : 리플럭스 회수라인 40 : 액체수집기

42 : 액체 재분산 장치 44 : 중간 지지 플레이트

46 : 구조물 그리드 48 : 액체 분산장치

49, 107 : 트로프 52, 54 : 외부벽

56, 58 : 트로프벽 60 : 트로프 바닥

62 : 개구 64 : 흐름 균등화 파이프

66, 68 : 배플 70, 71 : 오리피스

75 : 플레이트 부재 77 : 톱니모양의 구역

78 : 정점 83 : 하부표면

84 : 흐름 낙하 패턴 85 : 치수표시화살표

110 : 트로프 지지 시스템 112 : 지지채널

114 : 장착 브래킷 120 : 액체분산 시이트

본 발명은 기체-액체 접촉탑의 액체분산장치(liquid distributor)특히, 향류의 기체, 액체 흐름을 접촉시키기 위한 컬럼의 흐름이 균일하게된 액체분산 장치에 관한 것이다.

종전 기술에서 질량전달 또는 열전달, 분별종류 및/또는 원료 주입 성분의 분리 및 다른 단위조작의 목적으로 개스 및 액체가 서로, 바람직하기로는, 향류로 접촉하는 여러가지 형태의 교환 컬럼을 이용하는 것은 기공지 되어 있다.

효과적인 조작은 유체중의 하나가 어떤구역 즉, 그 면적 및 부피를 한정하는 최소치수의 구역에서 그 구역을 통한 최소의 압력강화로 냉각될 수 있게 질량전달, 열전달, 유체증발 및/또는 응축과정을 필요로 한다.

이러한 것들은 효과적인 조작에 필수불가결한 것이며 밀폐식 분별증류에 필요한 것이다.

이러한 이유로 그러한 교환 컬럼의 내부에서의 기체 및 액체의 향류흐름은 종전 기술의 기체-액체 접촉의 확립된 방법이 되었다. 실제의 기체-액체 계면은 컬럼 내에서 충전베드(packing bed)의 이용을 필요로 한다.

액체는 가장 적합한 방법으로 충전베드 상부에서 분산되고 반면에 기체는 탑 저부의 충전 베드 밑에서 분산 된다.

이러한 방법으로 충전베드를 통해 밑으로 떨어지는 액체는 충전베드를 통해 위로 올라오는 기체와 만나 기체-액체 접촉 및 상호 작용을 하게 된다.

충전베드의 형태가 압력강화, 기체-액체 계면의 효율 및 탑에서 일어나는 질량전달 및 에너지 전달의 효율을 결정한다는 것이 잘 알려져 있다.

충전탑의 유지보수뿐만 아니라 충전탑의 반대쪽 단부에서 기체 및 액체의 효과적이고 균일한 분산은 효과적 조작에 아주 중요한다.

효과적인 최초의 기체 및 액체분산 및 충전베드를 통한 상기 분산의 유지보수를 함으로써 효율을 극대화하기 위한 균일한 혼합구역이 생성 된다.

효율이 높으면 조작경비 및 생산품질로 우수해진다.

이러한 이유로 많은 종전 기술의 충전물의 설계는 종래의 교환 컬럼에서 널리 행해지고 있다.

그러나 충전물의 설계는 기체 및 액체의 분산의 효율에 의해 크게 제한을 받는다.

예를들면 충전물의 단면적에 걸쳐 기체나 액체가 균일하게 분산되지 않으면 충전물의 일부가 충분히 활용되지 않게되고 그에 의해 전혀 분산이 되지 않거나 분산이 불량하게 되어 조작의 효율 및 경비면에서 그와 비례하여 손실이 생기게 된다.

충전베드 깊이는 생산 표준 및 조작 경비를 확립하는 데에 매우 중요하며 기체-액체가 균일하게 분산되지 않고 그리고/또는 충전베드 내에서 균일성을 유지하지 못하면 특히 점유산업에서 심각한 문제를 일으키게 된다.

충전베드와는 별도로 액체분산장치는 탑 내부에서 가장 중요한 장치이다.

충전탑의 성능 저하는 클로깅(clogging) 또는 불균일한 분산 같은 액체 분산 문제가 종종 생기므로 정확한 액체분산 장치의 선택은 공장의 연속적인 가동에 매우 중요하다.

따라서 조작시에는 분산장치 트로프(distributor trough)의 수평상태가 어떻게 유지되는가, 흐름이 얼마나 잘 균일화 되는지 그리고 액체를 상기 트로프로부터 그 밑의 충전베드까지 분산시키는 장치 같은 분산장치의 기능적인 면을 고려해야한다.

또한 상승하는 기체의 분산되는 액체에 대한 효과도 고려해야 한다.

기체 흐름 면적이 제한되면 흐름 속도가 하강하는 액체 흐름 패턴을 방해하는 점까지 증가할 수 있다.

액체는 본질적으로 주위에서 부풀려지면 또한 이상태는 분균일한 분산 및 비효율을 초래한다.

액체분산장치는 충전탑 베드 꼭대기에서 액체를 스프레이 형태로 분산시키도록 된 멀티-오리피스 스프레이헤드를 일반적으로 포함한다.

여럿의 불균일하게 향하여 있는 충전물 요소가 교환 컬럼내에 배치되는 덤프 충전물(dump packing)을 이용하는 경우에는, 그러한 액체 분산 기술은 가끔 효과적이다. 이것은 고효율 인자가 극히 증여하지 않을때는 특히 그러하다.

그러나 본 발명의 양도인에게 양도된 미합중국 특허 제4,604,247호에 기재된 것과같은 고효율의 충전물의 경우에는, 균일하게 액체 및 개스를 분산하기 위한 장치가 극히 중요하다.

상기 언급된 특허에 기술된 형태의 고효율의 충전물은 적합한 기체-액체 분산이 되게해준다.

기체 및 액체 사이의 불균일한 계면의 작은 면적이라도 기체-액체 계면의 공간 및 균일성이 기대되고 또한 적합한 가동에 필요한 고효율 충전물을 이용하는 것과는 달리 값이 비싸며 손실이 되게 된다.

상기 언급된 미합중국 특허에서 기술된 고효율 충전물은 속에 배치된 시이트의 대향하는 주름으로 한정되는 채널을 통한 향류의 기체-액체 흐름을 필요로 한다.

최초의 액체 또는 개스가 분산되는 것이 특별한 주름 패턴으로 들어가지 못하면 액체 및 기체가 충전물의 빈구역으로 들어가서 그 구역을 통해서 상호 작용을 할때까지 충전물에서 귀중한 표면적의 손실이 생기게된다.

적합한 기체 및 액체 분산장치를 이용만 하여도 종래의 덤프 충전물뿐만 아니라 고효율 충전물의 효과적인 이용이 확실히 될 수 있다.

공정탑에서의 적합한 액체 분산을 위한 시스템의 발달은 상기 언급된 바와 같이 제한되어 왔다.

스프레이 오리피스, 파이프, 구멍이 난 플레이트, 개구가 있는 트로프 및 노즐로 액체를 배출하고 분산하는 것은 공지되어 있다.

개스는 기체를 적절히 분산시키기 위하여 상승하는 와류 형태로 배출된다.

많은 종래의 시스템은 일반적으로 충전 베드의 거의 전 부분에 어떤 기체 및 어떤 액체를 분산시키는데 효과적이지만, 더 정교한 분산 장치 없이는 균일한 분산이 일반적으로 이루어지지 않는다.

예를들어, 개스가 각 면적당 같은 압력으로 충전물 밑의 여러 인접면적으로 주입되지 않으면 충전 베드를 통한 위쪽으로의 기체의 질량 흐름이 균일 할 수가 없다.

불규칙한 기체 배출은 충전베드의 낮은 구역을 가로질러 일정하지 않은 양의 기체를 단지 배출하지만 분산의 균일성이 보장되지 않는다.

마찬가지로 전 표면을 효과적으로 적시는 것을 의도 하지만 충전베드 상부에서 액체를 단순히 스프레이 하는것은 어떤 충전베드 면적에는 높은 온도의 액체 흐름이 있게되고 다른 곳은 액체 흐름이 적게되는 결과를 초래한다.

이것은 물론 스프레이 장치에 좌우 된다.

오리피스 분산장치는 일반적인 다른 형태의 분산장치 보다 더 플러깅(plugging)이 생기기 쉬운데 플러킹이란 일반적으로 탑 내부에서 물이 불균일하게 흘러내리게 하도록 탑 내부가 불균일 한것을 말한다.

마찬가지로, 제로 도중에 일어나는 분산장치 팬에서의 표면 불균일은 어떤 구멍의 흐름 저항을 증가시키거나 또는 팬바닥을 따라 액체 흐름이 생기게 하는데 이것은 명백한 불리한 점이 된다. 한곳에서 흐름을 집중시키고 다른곳에서 흐름이 감소하게 되는 어떠한 흐름 불균일은 바람직하지 않다.

액체를 스프레이 하기 위한 구멍 또는 노즐을 가진 보조 파이프 또는 측면부를 가진 헤드로 구성된 파이프 분산장치로, 액체가 너무 미세하게 분산되는 것을 알았다.

그렇게하여 작은 액체방울은 향류 개스 흐름에 의해 탑으로 부터 나오게 된다.

이렇게 됨으로써 액체가 충전베드와 접촉하지도 못하게 된다.

액체 접촉은 그 밑을 충전하는 것이 그 목적이기 때문에 상기와 같은 결과는 액체 분산장치의 기능이 완전히 발휘할 수 없게 된다.

노즐을 통하여 흐르는 액체의 5%가 20psi의 압력강하가 되면서 연무로 전환될 수 있다.

노즐이 있는 파이프 분산장치는 어떤 구역에서는 흐름이 많고 다른 지역에서는 흐름이 적게되는 결과를 초래하는 오버랩핑 스프레인 패턴을 야기시킬 수 있다는 것도 알았다.

또한 스프레이 헤더는 특정 충전물 형태에 따라 수평으로 퍼지기 전에 충전물을 통하여 액체가 수직으로 흘러 내려 버리는 속도로 액체를 배출한다.

이러한 점들은 여러가지의 탑직경, 충전물, 높이, 재질 및 구조등에 관련하여 액체 분사점의 수등과 같은 매우 중요하다.

충전물이 분쇄될 만큼 충전물의 위치가 너무 높지 않아야 하는것도 매우 중요하다.

그러나 충전물 구역 사이의 액체 분산장치는 값이 비싸고 그렇지 않으면 질량 전달에 사용될 수 있는 높이로 채택 된다.

현재 사용하고 있는 충전물 형태가 고려될 수 있다.

구조물로 받쳐진 충전물(structured packing)은 액체의 분산이 잘되어야만이 제기능을 발휘할 수 있고 반면에 덤프 충전물은 액체 분산에 있어서 큰 변화에 견딜수가 있다.

불행하게도 가장 고르고, 균일한 액체 분산의 바로 부근에서 일반적으로 불균일한 액체 분산이 일어난다.

상기와 반대 상황도 역시 사실이다.

이것은 기체가 액체 분산 흐름과 접촉하기 전에 충전 베드를 통하여 더 균일하게 분산되는 기회를 가졌었기 때문이다.

따라서 액체 및 기체를 균일하게 뿌려지고 균일한 부피적 분산이 되게끔 기체 및 액체가 충전 베드에 들어가기전에 기체와 액체를 균일하게 분산하기 위한 장치를 갖추는 것이 바람직하다.

본 발명은 각 트로프가 흐름 균등화장치(flow equalizing system)을 통하여 균일한 액체의 수평 상태를 유지시키는 고효율 분산장치인 테이퍼된 트로프(trough)를 통하는 개선된 기체-액체 분산 시스템을 제공한다.

본 시스템은 액체 레벨을 균등화하고 액체 및 찌꺼기 부스러기의 배출이 되게 해주는 좁고 테이퍼된 트로프의 가장 낮은 부분으로 흘러가는 상호 연결된 일련의 흐름 파이프를 갖추고 있다.

흐름 파이프는 배출 틈새 또는 구멍이 나 있는 개방 되고 테이퍼된 트로프의 네트워크를 통해 멀티 페이스의 액체의 움직임을 용이하게 해준다.

테이퍼된 트로프의 바깥쪽으로 배치된 경사된 배플은 균일하게 배출되는 흐름뿐만 아니라 올라오는 기체에 의하여 기체가 주위에서 부풀려지는 것을 방지해 준다.

액체를 뿌려주는 스크린 또는 와이어도 배플과 함께 사용될 수 있다.

압력장치는 탑내부를 가로지르는 자유 면적을 최대화함으로서 분산장치를 통하여 최소화 된다.

그렇게하여 액체 흐름 효율이 경비면에 비추어 더 효율적이고 신뢰성 있는 형태로 얻어진다.

본 발명은 공정탑을 통하여 액체 흐름을 균일하게 분산시키도록 된 액체 분산 시스템에 관한 것이다.

특히, 본 발명의 한 특징은 기체가 컬럼에 주입되어 상승하고 액체가 밑으로 흐르도록 컬럼에서 분사되는 형태의 공정컬럼의 개선된 액체 분산 장치로 구성되어 있다.

충전물 구역 또는 베드가 향류로 흐르는 기체 및 액체의 상호 작용을 용이하게 하기 위한 탑에 배치되어 있다.

본 발명의 장치의 또다른 특징은 밑쪽으로 액체를 균일하게 분사하기 위한 충전물 구역 위 및/또는 아래에 위치 되도록된 액체 흐름 분산장치를 포함한다.

상기 분산 장치는 외부쪽으로 배치된 배츨로 구성된 하부쪽으로 테이퍼된 하부 바디 구역을 가진 트로프를 포함한다.

배플은 트로프로부터 나오는 유체의 흐름을 받아 들이기 위하여 경사진 트로프구역으로부터 설정된 거리 만큼 떨어져 있다.

분산 장치 흐름 시이트는 흐름의 분산 특성을 높이기 위한 베플에 매달려 고정되어 있다.

액체에 균일한 분산과 밑에 있는 충전베드에 균일하게 배출하기 위하여 올라오는 기체 흐름으로부터 멀리 떨어져 있는 배플의 내부 면적에 균일하게 뿌려진다.

배플은 배플과 트로프 사이의 스탠드 오프(standoff)로 구성된 낙하 차단기(dirpping interrupter)를 포함한다.

스탠드오프는 배플을 트로프에 고정시키는 장치를 제공한다.

그렇게 하여 트로프의 어떤 구역이 수평 상태가 아닐 경우 흐름 차단을 위한 여럿의 흐름구역의 만들어진다.

하나의 또는 여럿의 오리피스가 트로프에 설치되면 그 첫번째 오리피스는 배플의 안쪽으로 배치되고 두번째 오리피스는 액체를 밑에 있는 충전 베드에 배출하기 위하여 첫번째 오리피스 위에 배치 된다.

흐름 균등화 파이프는 와전한 배출, 구조상의 견고함 및 흐름 균등화가 되도록 각 트로프의 면 및/또는 단부를 연결한다.

상기 언급된 발명의 또 다른 특징에 의하면, 일반적으로 액체 분산장치는 액체를 배출하도록 구성된 여럿의 오리피스를 바깥쪽으로 나란히 놓여진 충돌표면을 포함하는 외부로 배치된 경사진 배플을 가진 V자 형태의 트로프 구역을 포함한다.

흐름 균등화 파이프는 트로프의 하부 옆벽 부분 또는 그 말단단부에 고정되어 있기 때문에 흐름 도관 뿐만 아니라 구조적 지지물을 제공한다.

트로프의 바닥 옆에 배치된 도관은 트로프 사이의 유체레벨 균등화를 위해 유체를 이웃하는 트로프 사이에서 흐르게 한다.

찌꺼기 부스러기와 고체도 저절로 세척되는 형태로 도관을 통하여 내 제거될 수 있다.

상기 형태의 장치는 효율적인 탑 내부의 조작과는 정반대가 되는 유체흐름이 막히고, 균일화되고 한쪽으로 치우치게되는 종전 기술의 액체 흐름 장치에 비하여 현저한 이점을 가진다.

본 발명의 또다른 특징에서, 상기 언급된 경사진 배플은 기체의 상부 흐름이 균이한 액체 흐름을 방해하는 형태로 트로프를 통하여 배출되는 액체와 접촉하는 것을 방지해 준다.

그렇게하여 트로프 주위에서 상승하는 기체의 상당한 양은 경사진 배플에 의해 바깥쪽으로 전향 된다.

이렇게 하여 배플은 V자 형태의 트로프로부터 나오는 액체를 직접 방해하지 않는다.

배플내에서 약간의 기체의 상승속도의 상승이 명백해지는데 거기서 배플이 그위로 나오는 액체 스트림의 측면의 분산을 실제적으로 높여준다.

분사되는 액체는 경사진 배플의 실제적으로 보호된 내부벽위에 덮여지고 그 하부 구역에서 균일하게 분사된다.

마찬가지로, 상부로의 흐름의 균일성을 용이하게 해주는 각도로 기체가 전향 된다.

액체 분산이 개선되기 때문에, 트로프가 균등화 액체 분산을 위하여 더 떨어져 위치해 있을 수 있다.

더 넓은 트로프 간격은 탑 내부에서의 자유면적을 더 많게해준다.

더 큰 자유면적은 상승하는 기체 흐름에 저항을 감소시키고 하강하는 액체 흐름에 인접하는 불리한 기체의 속도를 감소시킨다.

감소된 기체 속도는 향류로 흐르는 기체에 의해 상부로 운반되는 액체의 양을 실질적으로 줄여주는 더 양호한 액체 퍼짐 및 분산이 되게 해준다.

이렇게 하여 크게 개선되고 경비도 절감되게 된다.

본 발명을 더 잘 이해하고 본 발명의 또다른 이점을 설명하기 위하여 첨부된 도면을 참고로 더 상세히 설명된다.

제1도에는 본 발명의 액체 분산 장치의 한 구체적 실시의 다양한 내부 및 그 이용을 나타내기 위하여 절단하여 나타낸 여러 구역을 가진 충전 교환탑 또는 컬럼의 사시도가 나타나 있다.

제1도의 교환 컬럼(10)은 속에 배치된 여럿의 충전베드(14)를 가진 원통형의 탑(12)을 포함한다.

충전베드(14)의 교환을 위하여 탑(12) 내부에 쉽게 접근하도록 하기 위하여 여럿의 사람통로(16)가 있다.

또한, 측면 스트림 배출라인(20), 측면액체 공급라인(18) 및 측면 기체 공급라인 또는 리보일러 회수라인(32)가 설치되어 있다.

또한, 리플럭스 회수라인(34)이 교환컬럼(10)의 상부에 설치되어 있다.

교환컬럼의 작동시, 액체가 리플럭스 회수라인(34) 및 측면 액체공급라인(18)을 통하여 교환컬럼(12)속으로 주입된다.

액체는 탑속에서 밑으로 흐르고 최종적으로 측면 스트림 배출라인(20) 또는 하부 스트림 배출라인(30)을 통하여 탑을 떠난다.

하부로 흐르는 동안에 액체는 충전베드를 지나갈때 액체로부터 증발한 물질을 빼앗기고 기체 스트림으로부터 응축되는 물질이 첨가되게 된다.

또한, 제1도의 교환컬럼(10)은 탑(12) 상부에 배치된 증기 배출구인 오바헤드 라인(26) 및 리보일러(나타내지 않았음)에 결합된 하부 스트림 배출라인(30)에 주위의 탑 하부에 배치된 하부 스커트(28)를 포함하고 있다.

리보일러 회수라인(32)의 충전베드(14)을 통하여 기체를 위쪽으로 회수하기 위하여 스커트(28)위에 배치되어 있다. 콘덴사로 나오는 리플럭스는 리플럭스 회수라인(34)을 통하여 상부탑 구역(23)으로 보내져서 거기서 리플럭스가 액체 분산장치(36)를 통하여 분산되어 상부 충전베드(38)를 통하게 된다.

상부 충전 베드(38)는 구조물로 지지된 충전물로 된것을 알 수 있다.

상부 충전 베드(38)밑의 교환컬럼(10)의 구역은 예시용으로 나타내었고 상부의 구조물로 지지된 충전 베드(38)를 지지하는 지지물 그리드(41)밑에 배치된 액체 수집기(40)를 포함한다.

마찬가지로 액체 재분산 장치(42)가 그 밑에 배치되어 있고 중간 지지 플레이트(44)가 대표적으로 나타낸 것과 같은 링 또는 안장 같은 형태의 충전물(14A)을 지지하도록된 또다른 형태로 설치되어 있다.

하부의 구조물 그리드(46)가 상승하는 기체에 향류의 방향으로 액체를 분산하도록된 여럿의 트로프(49)을 포함하는 액체분산장치(48)밑에 배치되어 있다. 상승하는 기체 및 하강하는 액체 사이의 향류 방향의 흐름은 액체/기체 비율, 액체냉각, 거품 및 그속에 포함된 고체 또는 슬러리의 존재등을 포함하는 여러가지의 중요한 설계상 고려할 점의 주체라는 것을 상기 도면으로 부터 알 수 있다.

또한 부식이 충전탑의 여러 요소들중 중요한 요소가 되며 탑 내부의 조립에 있어서 재질의 선택이 많은 경우에 있어서 그 결과가 된다.

또한, 제1도에 나타낸 것과 같은 충전컬럼의 구조가 상기 언급된 인용자료의 길버트 첸의 논문에 상세히 나타나 있다.

제2도에는, 하부의 일반적으로 V자 형태의 트로프구역(50)을 가진 트로프(49)의 확대 단면도가 나타나있다.

트로프(49)는 상부의 나란한 트로플 벽 (56)(58)에 각각 매달려 있는 경사진 외부벽(52)(54)으로 구성되어 있다.

바닥표면(60)은 테이프형의 외부벽(52)(54)을 연결시키며 옆벽에 형성된 개구(62)를 통하여 흐름 균등화 파이프(64)과 통해 있다.

흐름 균등화 도관 또는 흐름 균등화 파이프(64)는 용접등에 의하여 트로프(49)의 개구(62)에서 외부벽(54)에 고정되어 있으며 유체레벨 균등화를 위한 (제5도에 나타낸 것과 같은) 여러가지 트로프 사이의 유체 흐름을 용이하게 하고 트로프 바닥(60)으로 부터 찌꺼기의 제거를 용이하게 해준다.

또한 제2도에는 첫번째 및 두번째 배플(66)(68)이 외부벽(52)(54)의 바깥쪽 방향으로 트로프 구역(50)에 대하여 경사진 형태로 배치되어 있다.

배플(66)(68)은 외부벽(52)(54)에 대하여 각각 나란하게 배치되어 있다.

첫번째 오리피스(70)는 배플의 내부표면쪽으로 유체를 보내기 위한 배플(66)(68)의 안쪽으로 각 테이퍼된 외부벽(52)(54)의 낮은 구역에 형성되어 있다.

이런 방법으로, 화살표(72)방향의 위쪽으로 움직이는 기체는 화살표(74)로 나타낸 액체의 흐름으로부터 바깥쪽으로 굽혀져서 상기 액체가 상기 상승하는 기체에 의해 분산되는 것을 방지해 준다.

이렇게 하여 액체 레벨이 각 트로프내에 균등화 되게 될 수 있고 거기로부터의 액체 배율이 제거되며 상승하는 기체 흐름에 의해 분산되지 않게 된다.

두번째 배출 오리피스(71)가 액체를 배플(66)(68)의 상부위로 액체를 보내기 위하여 외부벽(52)(54)위에 형성되어 있다.

이 방향으로의 배출은 트로프(49)의 액체 레벨이 충분히 높은 레벨에 도달할때 방해된 흐름과 연관되어 작용한다.

본 발명에 의해 제공되고 하기에서 더 상세히 설명되는 트로프(49)의 액체 레벨이 충분히 높은 레벨에 도달할때 방해된 흐름과 연관되어 작용한다.

본 발명에 의해 제공되고 하기에서 더 상세히 설명되는 트로프(49) 사이의 증가된 자유면적 때문에, 상승하는 기체속도는 종종 오리피스(71)로부터의 직접 분사에 단지 최소의 영향을 가질만큼 충분히 낮게될 것이다.

제3도에는 외부쪽으로 고정된 배플(66)(68)을 가진 제2도의 트로프(49)의 확대 부분 단면도가 나타나 있다.

트로프(49)는 안에 형성된 직사각형의 오리피스(70)가 있는 하부쪽으로 테이퍼된 외부벽(52)(54)의 꼭대기에서 수직의 트로프벽(54)(58)으로 구성되어 있다.

그렇게하여 트로프 바닥(60)은 그옆에 흐름 균등화용 개구(62)가 나있는 외부벽(52)(54) 밑에 설치되어 있다.

또한, 제3도에는 배플(66)(68)은 일반적으로 그것과 평행하게 위치된 테이퍼된 외부벽(52)(54)의 바깥쪽에 형성되어 있다.

배플(66)(68)은 안에서 설치된 여럿의 톱니모양의 구역(77)을 가진 가늘고 긴 프레이트 부재(75)를 포함하고 있으며 그 정점(78)은 테이프로된 외부벽(52)(54)의 외부표면에 용접되어 있다.

이렇게 하여 여럿의 분리된 흐름 구역(80)의 각 톱니모양 구역(77) 또는 스탠드 오프 사이에 존재하게된다. 톱지모양의 구역(77)은 또한 트로프(49)가 불균일한 경우에 낙하 차단기로서의 기능도한다.

제4도에는 나타내지 않은 옆의 경사진 외부벽(54)에 형성된 오리피스(70)를 가진 본 발명의 배플(68)이 도시되어 있다.

오리피스(70)을 통하여 액체를 보내는 형태는 상기 배플의 표면(75)위에 일반적으로 포물선 형태를 형성한다.

포물선의 액체 분사 패턴(82)은 트로프(49)로부터 나오는 액체가 낙하되기전에 측면의 분사를 위하여 접촉하고 배플(68)의 하부표면(83)을 가로질러 배출하는 적셔진 표면적을 포함한다.

흐름 낙하 패턴(84)은 하부표면(83) 밑에 나타나 있다.

치수표시 화살표(85)가 액체가 떨어지는 면적밑에 예시되어 있는데 이것은 트로프(49)밑에 배치된 충전베드일 수 있다.

충전베드의 물이 떨어지는 면적은 트로프(49)의 재분산 장치로 부터 효과적인 흐름 분산이 될 만큼 충분히 넓다.

치수표시 화살표(85)로 나타낸 물이 떨어지는 구역보다 크기않게 서로로 부터 배치된 오리피스(70)는 본 발명의 원리에 따라 그 밑에 충전베드에 중복하여 액체가 공급될 수 있다는 것을 알 수 있다.

상기 충전 베드에의 액체 공급은 적합한 흐름 재분산의 중요한 점이며 상기 언급한 바와 같이 흐름 낙하패넌(84)은 경사진 배플(66)(68)에 의해 상승하는 기체 흐름(72)으로 부터 실질적으로 보호 된다.

또한 트로프(49) 구조의 효율 때문에, 이웃하는 트로프 사이의 간격을 더 넓게 하는것도 가능하다.

하기에서 설명되는 바와 같이, 이 더 넓은 간격은 상기 트로프 사이의 자유면적을 증가시키고 기체 흐름(72)의 제한을 감소시킨다.

또한, 상승하는 기체의 속도 감소는 액체 분산 시스템의 효율이 나쁘게 되는 원인인 기체가 액체 방울을 뺏는 경향을 감소시키게 된다.

기체-액체 상호작용이 바람직하고 충전 베드에 효과적이지만 이 효과가 고 효율의 충전베드 내의 균일한 기체-액체 상호작용을 위한 액체 분산장치의 목표는 아니다.

제5도에는 본 발명의 원리에 따라 구성되고 그 사이에 배치된 여럿의 흐름 균등화 파이프(64)에 의해 서로에 고정되어 있는 여럿의 트로프(49)가 나타나 있다.

흐름 균등화 파이프는 제5도의 파이프(64A)로 나타낸것과 같은 트로프(49)중의 어떤 하나의 단부를 가로질러 배치될 수도 있다.

경사진 트로프 구역(50)은 이 사시도에서 나타낸 바와같은 배플(66)(68)의 내부에 배치되어 있다.

트로프 단부(90)는 더 짧은 길이 형태로 되어 있고 제1도에 나타낸 것과 같은 원통형의 공정탑내에 고정되기 위하여 경사진 단부벽을 포함한다.

흐름 균등화 파이프(64)는 측변의 형태를 고정하기 위한 장치를 제공할 뿐만 아니라 이웃하는 트로프(49) 사이의 액체 흐름을 균등화 하기 위하여 설치되어 있다.

제6도에는 본 발명의 원리에 따라 구성된 트로프(49)의 배열이 나타나 있다.

배플(66)(68)은 상기 한정된 것과같은 사전 선정된 연속적인 액체 공급 구역을 만들기 위한 각 트로프의 반대쪽면에 배치되어 있다.

상기 언급한 바와같이, 흐름 균등화 파이프(64)는 공간이 허용되는 형태에서 트로프(49)의 단부를 가로질러 설치될 수도 있다(제6도에 도시 하지 않았음).

본 발명에서는 각 트로프의 단부(103)가 제1도에서 나타낸 것과같은 둥근탑내에 위치하기 위하여 경사져 있다.

특히 외부 트로프(107)의 단부(105)는 공정탑의 원형의 구조내에 설치되기 위하여 실질적으로 경사져 있다.

제5도 및 제6도에는 각 트로프(49)의 꼭대기를 따라 고정되어 있는 여럿의 지지채널(112)을 포함하는 트로프지지 시스템(110)이 나타나 있다.

지지채널(112)은 트로프열(100)을 고정하는 그 레벨을 조정할 수 있게 하는 조정 가능한 장착 브래킷(114)에 의해 반대편 단부위에서 지지된다.

본 발명은 트로프 사이에서 흐름이 균등하게 하지만 트로프열(100)이 적합한 조작을 위하여 최초에는 공정탑 내에서의 수평의 형태로 위치되는 것이 필요하다는 것을 알아야 한다.

또한 장착 브래킷(114)의 조정 가능성은 탑 조작 동안 및 조작후 반복되는 유지보수를 위해 흐름 레벨 균등화를 용이하게 한다.

제7도에는 각 트로프(49)밑에 배치된 액체분산 스크린 또는 액체 분산 시이트(120)를 이용한 본 발명의 또 다른 구체적인 실시의 부분 정면도가 나타나 있다.

한쪽 단부에서 배플(66)(68)에 고정되어 있고, 액체 분산시이트(120) 대신에 밑으로 매달려 있는 와이어도 사용될 수 있다는 것을 알아야 한다.

와이어는 하기 기술된 액체 분산 시이트(120)의 또다른 플랜지를 붙인 구체적 실시와 유사한 우수한 분산을 위하여 바깥쪽 및 안쪽으로 굽혀질 수 있다.

액체 분산 시이트(120)는 배플(66)(68)의 하부 가장자리를 따라 트로프(49)에 고정되어 있다.

그렇게 하여 상기 배플 위에서 흘러 나오고 상기 기술된 포물선 형태(82)로 분산되는 액체는 상승하는 기체 흐름에 의해 방해받지 않고 밑에 있는 충전베드(124)로 계속하여 흘러갈 수 있다.

이 도면에서는 액체가 화살표(122)로 액체분산 시이트(120)의 면에 분산되는 것과 화살표(122)로 나타내어진 상승하는 기체로 부터 보호되는 것이 나타나 있다.

상승하는 기체가 낙하하는 기체를 원하지 않는 곳으로 불어 옮기는 사실 때문에 상승하는 기체(123)의 상승속도가 균일한 액체 분산에 실질적인 문제가 될 수 있다.

기체(123)가 액체 분산 시이트(120)위에 분산된 액체와 접촉할때 종래 기술에서 통상 발견되는 분산에 있어서의 문제점을 야기시킬 가능성은 더 작다.

액체 분산은 화살표(123A)(123B)로 나타낸 트로프(49)의 액체분산 시이트(120)사이의 기체 상승속도에 의해서도 유발 된다.

배플(66)(68) 뒤의 상승기체(123B)는 제한된 흐름 면적으로 인하여 가속화되고 오리피스(70)(71)로 부터 나오는 액체를 한정된 면적에서 분사하여 측면의 분사를 잘되게 한다.

이 마지막 구역에서 액체 스트림이 일정 압력하에 있고 분산이 고속의 기체 흐름 속도에 의해 보통 야기되는 문제에 비유되는 것과 같은 고속의 기체 흐름속도에 의하여 잘 되게 된다.

제7도에는, 액체 분산 시이트(120)는 고체형태, 구멍이나 있는, 직조된 또는 통상 향류의 기체-액체 공정 컬럼에 사용되는 형태의 얇은 박층의 형태 될 수 있다.

하부의 가장자리도 제7도의 왼쪽 트로프(49)에 예시적으로 나타낸 것처럼 분산이 더 잘되게 하는 플랜지를 붙인 또는 외부로 굽은 구역(120A)(120B)를 가지고 있다.

액체 분산 시이트(120)는 기체 흐름 속도와 불균일한 액체 분산의 문제가 있는 컬럼에 특히 유용하다.

이 문제는 액체 분산 시이트(120)가 매달려 있는 흐름 균등화 파이프(64)와 결합된 배플이 있는 트로프가 있는 본 발명의 원리에 의하여 해결될 수 있다.

이런 방법으로 이웃하는 트로프(49) 사이의 간격이 증기 상승 저항 및 속도를 줄이기 위하여 최대화 된다.

기체-액체의 상호 작용의 균일성은 트로프(49) 사이의 균일한 액체 분산에 의해 확실해 진다.

상기 기술된 것과같은 본 발명의 또다른 이점은 각 트로프(49)의 옆벽부분에 위치된 흐름 균등화 파이프(64)로 흐름을 균등화 시키는 능력을 부여하는데 있다.

그러한 흐름 균등화 파이프를 트로프 바닥 보다 트로프 옆면에 고정하는 것이 더 경제적이다.

그러한 장치에서의 이점은 여러가지 인데 교환 컬럼(10)에 비하여 분산 장치의 높이가 뚜렷한 이점이다.

기체-액체 상호 작용의 다른 용도로 사용되어야 하는 교환컬럼(10)의 어떠한 높이는 효율과 컬럼 효능을 감소시킨다.

트로프(49)밑보다 이웃하는 트로프(49)사이에 흐름균등화 파이프를 배치 함으로써 장치에서 높이의 손실이 없게 된다.

또한 트로프(49)옆보다 트로프(49) 밑에 흐름 균등화 파이프(64)를 위치시킴으로써 흐름 균등화 파이프가 제거하는 것을 도와야 하는 찌꺼기 부서러기의 축척이 생길 수 있다.

트로프(49)밑에 배치된 흐름 균등화 파이프는 만약 찌꺼기 부서러기가 트로프의 바닥으로부터 단순히 밑으로 흘러가면 그것을 제거하기 보다는 그것을 수집하기 위한 용기를 가질 수 있다.

본 발명의 형태에서는 각 흐름 균등화 파이프(64)의 바닥이 각 트로프 바닥(60)과 나란히 놓여 있으며 이로인해 찌꺼기 부서러기가 거기로부터 씻겨지게 된다.

그렇게 함으로써 교환컬럼(10)의 효능이 향상되면서도 제조효율, 성능 및 가격면에서 개선될 수 있다.

그렇게 하여 본 발명의 분산장치는 충전물에 주입되는 액체 흐름에 효율적인 흐름 분산을 제공함으로써 고효율의 충전물의 최대 사용을 용이하게 한다.

이러한 바람직한 결과는 이웃하는 트로프 사이의 흐름 균등화를 스스로 조정하는 능력과 함께 탑 내에서 탑 높이의 손실을 최소화 하면서 이루어질 수 있다.

본 발명의 장치의 조작 및 구성의 이점은 상기 기재된 내용으로 부터 명백하다는 것은 알게될 것이다.

상기에서 나타내고 설명된 방법 및 장치는 바람직한 것으로 특징 지워졌지만 다음의 특허청구의 범위에서 한정된 본 발명의 본질 및 범위에서 벗어남이 없이 여러가지 변형이 가능하다는 것을 알아야 한다.

Claims (20)

1. 바닥구역에서 끝이 나있고 액체를 외부로 보내기 위한 구멍이 나있는 하부쪽의 테이퍼된 하부 바디구역으로 형성되어 있으며 일반적으로 평행하게 위치된 여럿의 트로프, 상기 트로프의 상기 이웃하는 테이퍼된 바디구역과 일반적으로 평행하게 위치된 액체를 받아들이기 위한 상기 트로프의 상기 하부쪽의 테이퍼된 바디구역의 바깥쪽으로 배치된 첫번째 및 두번째 배플, 흐름 균등화를 용이하게 하는 하부구역과 통해있는 옆벽을 통하여 상기 트로프에 고정되어 상기 트로프를 서로 연결하는 여럿의 흐름 균등화 파리츠로 구성된 것을 특징으로 하는 액체를 하부로 분산시키기 위한 충전물 구역위에 위치된 형태의 공정컬럼용의 액체 흐름 분산장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 배플이 상기 배플과 상기 트로프 사이의 스탠드 오프로 구성된 낙하 차단기를 포함하는 것을 특징으로 하는 액체분산장치.
3. 제2항에 있어서, 상기 스탠드 오프가 상기 배플의 톱니 모양의 구역으로 이루어져 있고, 상기 톱니 모양의 구역의 정점이 상기 트로프의 상기 테이퍼된 옆벽에 고정된것을 특징으로하는 액체분산장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 트로프의 상기 옆벽에 액체를 상기 배플로 흐르게 하도록 된 첫번째 하부열의 개구와 그 위의 액체를 바깥쪽으로 흐르게 하기 위한 상기 배플위에 배치된 두번째 열의 개구가 나있는 것을 특징으로 하는 액체분산장치.
5. 제1항에 있어서, 상기 배플 밑에 위치되고 상기 배플로 부터 직접 액체흐름을 받아 등 들이도록된 여럿의 액체 분산 시이트를 포함하는 것을 특징으로하는 액체 분산장치.
6. 제5항에 있어서, 상기 액체분산 시이트가 액체의 분산된 흐름을 받아 들이기 위한 각 상기 배플의 하부 가장자리에 고정되어 있는 일반적으로 평면의 스크린으로 구성된 것을 특징으로하는 액체분산장치.
7. 제1항에 있어서, 상기 흐름 균등화 파이프가 일반적으로 직사각형의 부재로 구성되어 있고 그속의 상기 트로프와의 교차부가 그 옆벽에서 타원형의 개구를 형성하는 것을 특징으로하는 액체분산장치.
8. 제1항에 있어서 상기 흐름 균등화 파이프가 일반적으로 둥근 단면적을 가지고 있고 그속의 상기 트로프와의 교차부가 그 옆벽에서 일반적으로 타원형의 개구를 형성하는 것을 특징으로하는 액체 흐름 분산장치.
9. 제1항에 있어서, 흐름 균등화 파이프가 트로프 사이에서 액체를 수평적으로 흐르게 하기 위하여 흐름 균등화 파이프의 단부와 통하는 이웃하는 트로프의 단부에 배치된것을 특징으로하는 액체 흐름 분산장치.
10. 제1항에 있어서, 고정탑내에서 트로프의 조정과 그 트로프 사이의 흐름 균등화를 용이하게 하기 위한 수평 조절 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 액체 흐름 분산장치.
11. 바닥구역에서 끝이 나있고 액체를 외부로 보내기 위한 구멍이 나있는 하부쪽의 테이퍼된 하부 바디구역으로 형성되어 있으며 일반적으로 평행하게 위치된 여럿의 트로프, 상기 트로프의 상기 이웃하는 테이퍼된 바디구역과 일반적으로 평행하게 위치된 액체를 받아 들이기 위한 상기 트로프의 상기 하부쪽의 테이퍼된 바디 구역의 바깥쪽으로 배치된 첫번째 및 두번째 배플, 상기 트로프 사이에서 흐름을 균등화 하기 위한 흐름 균등화 장치, 및 그 사이에서 액체를 균등하게 분사하기 위하여 상기 트로프의 상기 배플에 매달려 고정되어 있는 여럿의 시이트를 포함하는 것을 특징으로하는 액체를 하부로 분산시키기 위한 충전물 구역위에 위치된 형태의 공정컬럼용의 액체 흐름 분산장치.
12. 제11항에 있어서, 상기 배플이 상기 배플과 상기 트로프 사이의 스탠드 오프로 구성된 낙하 차단기를 포함하는 것을 특징으로하는 액체분산장치.
13. 제12항에 있어서, 상기 스탠드 오프가 상기 배플의 톱니모양의 구역으로 이루어져 있고, 상기 톱니모양의 구역의 정점이 상기 트로프의 상기 테이퍼형의 옆벽에 고정된 것을 특징으로하는 액체분산장치.
14. 제11항에 있어서, 상기 트로프의 상기 옆벽에 상기 옆벽에 기체를 상기 배플로 흐르게 하도록된 첫번째 하부열의 개구와 그 위로 액체를 바깥쪽으로 흐르게 하기 위한 상기 배플위에 배치된 두번째 열의 개구가 나있는 것을 특징으로하는 액체분산장치.
15. 제11항에 있어서, 상기 액체 흐름 균등화 장치가 상기 트로프를 연결하는 여럿의 균등화 파이프로 구성된 것을 특징으로 하는 액체분산장치.
16. 제15항에 있어서, 상기 액체 흐름 균등화 장치가 흐름을 균등하게 하기 위하여 상기 액체 흐름 균등화 장치의 하부 구역과 통해 있는 상기 트로프의 옆벽을 통하여 상기 트로프에 연결된 것을 특징으로하는 액체분산장치.
17. 제16항에 있어서, 상기 흐름 균등화 파이프가 일반적으로 직사각형의 부재로 구성되어 있고 상기 트로프와의 교차부가 그 옆벽에서 일반적으로 직사각형의 개구를 형성하는 것을 특징으로하는 액체분산장치.
18. 제16항에 있어서, 상기 흐름 균등화 파이프가 일반적으로 둥근 단면적을 가지고 있고 그속의 상기 트로프와의 교차부가 그 옆벽에서 일반적으로 타원형의 개구를 형성하는 것을 특징으로하는 액체분산장치.
19. 제16항에 있어서, 흐름 균등화 파이프가 트로프 사이에서 액체를 수평적으로 흐르게 하기 위하여 흐름균등화 파이프의 단부와 통하는 이웃하는 트로프의 단부에 배치된 것을 특징으로하는 액체 흐름 분산장치.
20. 제11항에 있어서, 공정탑내에서 트로프의 조정과 그 트로프 사이의 흐름 균등화를 용이하게 하기 위한 수평 조절장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 액체분산장치.

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