(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも部分的に液体である供給物質を含むことが可能な供給口を有する接触カラムセクションであって、
当該接触カラムセクション内に設けられるとともに前記供給口に連結される供給流路装置において、前記供給口が第１圧力に維持され、前記接触カラムセクションが前記第１圧力よりも低い第２圧力に維持され、前記供給流路装置が一連の開口部を備え、各開口部の開口面積が、前記開口部を通過する供給流が臨界状態となって前記第１圧力と前記第２圧力との差によらず前記供給物質の量が一定になると同時に少なくとも部分的に蒸発するよう選択されており、
前記供給流路装置のすべての開口部の総開口面積が、すべての各開口部を流れる供給流が前記臨界状態になるよう選択されることを特徴とする接触カラムセクション。
【請求項２】
当該接触カラムセクションの上方、下方、または上方及び下方に分離セクションを有し、この分離セクションが、分離、蒸留、伝熱、抽出、洗浄作業、または吸着用のものである請求項１に記載の接触カラムセクション。
【請求項３】
前記供給流路装置が、直列、または並列、または直列及び並列で設けられた、２つ以上の供給流路を有している請求項１又は２に記載の接触カラムセクション。
【請求項４】
前記供給流が少なくとも２つの供給流部分に分割され、各供給流部分が、それぞれの供給口及び供給流路装置を介して導入される請求項１〜３のいずれか１項に記載の接触カラムセクション。
【請求項５】
さらに、少なくとも１つの追加供給口を有し、各追加供給口が、一定圧力において液体または少なくとも部分的に液体である供給物質を含むとともに、各追加供給物質が、請求項１〜４のいずれか１項に記載の前記供給物質と異なる組成を有し、前記各追加供給口が、前記供給流路装置に連結されている請求項１〜４のいずれか１項に記載の接触カラムセクション。
【請求項６】
さらに、少なくとも１つの追加供給口を有し、各追加供給口が、一定圧力において液体または少なくとも部分的に液体である供給物質を含むとともに、各追加供給物質が、請求項１〜４のいずれか１項に記載の前記供給物質と異なる組成を有し、前記各追加供給口が、前記供給口に属する前記供給流路装置に連結されている請求項１〜４のいずれか１項に記載の接触カラムセクション。
【請求項７】
さらに、少なくとも１つの追加供給口を有し、各追加供給口が、一定圧力において液体または少なくとも部分的に液体である供給物質を含むとともに、各追加供給物質が、請求項１〜４のいずれか１項に記載の前記供給物質と異なる組成を有し、前記各追加供給口が、少なくとも１つの前記供給流路装置に連結されている請求項５に記載の接触カラムセクション。
【請求項８】
さらに、当該接触カラムセクションに流入する前記供給物質の液体部分を再方向付けすることができる供給流路装置の下方に少なくとも部分的に位置する液体回収装置を有し、この液体回収装置が、液体を回収することが少なくとも１つの目的である排気塔トレイ、ベーン式回収装置または類似の装置である請求項１〜７のいずれか１項に記載の接触カラムセクション。
【請求項９】
前記液体回収装置が、前記供給流路装置の供給流路に沿うよう設けられ、気体流の少なくとも一部を、前記液体回収装置の下方から、前記供給流路装置の上方の箇所に再方向付ける請求項８に記載の接触カラムセクション。
【請求項１０】
前記液体回収装置構造及び供給流路装置構造が、数値流体学演算に基づくものである請求項８又は９に記載の接触カラムセクション。
【請求項１１】
第１圧力において、液体、または少なくとも部分的に液体である供給物質を含む供給口と、第２圧力で作動するカラムのセクションとを有する接触カラムセクションであって、
前記カラムのセクション内に設けられるとともに前記供給口に連結され、前記供給口からの供給物質を含むとともに、この供給物質が前記カラムのセクションに流入するための一連の開口部であって、それぞれが開口領域を備える開口部を有する供給流路装置と、前記第１圧力と第２圧力との差圧とを有し、前記供給流が、前記開口部のすべてに流入すると同時に、部分的にまたは完全に蒸発する、またはさらに蒸発して前記第１圧力と前記第２圧力との差によらず前記供給物質の量が一定となる臨界状態になり、
前記供給流路装置のすべての開口部の総開口面積が、すべての各開口部を流れる供給流が前記臨界状態になるよう選択されることを特徴とする接触カラムセクション。
【請求項１２】
接触カラムセクションの操作方法であって、液体または少なくとも部分的に液体である供給物質を、第１圧力で、供給口を介して前記接触カラムセクションに供給する工程と、第２圧力で前記接触カラムセクションを作動させる工程からなる方法において、前記供給物質を蒸発させると同時に、前記供給口から、一連の開口部を備えた供給流路装置を介して前記接触カラムセクションに流入させ、前記供給流が前記開口部を流れると前記第１圧力と前記第２圧力との差によらず前記供給物質の量が一定となる臨界状態になり、
前記すべての各開口部を流れる供給流が前記臨界状態にあることを特徴とする接触カラムセクションの操作方法。
【請求項１３】
前記接触カラムセクションが請求項１〜１１のいずれか１項に記載の接触カラムセクションである請求項１２に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
発明の分野
本発明は、全般的に分離カラムに関し、特に、カラム上流での供給流が液相、または気体と液体の混合物であって、それがカラムに流入すると、供給物質が蒸発する、またはさらに蒸発する場合の蒸留カラムに関する。このようなカラムは、１つまたは複数の供給口から供給流が送り込まれるカラムセクションを備えている。この分野では、このようなカラムへの供給流の導入を改善する必要、及び、このようなセクションへの供給物質の分配を改善する必要がある。
【背景技術】
【０００２】
従来技術
供給流の少なくとも一部が、カラム内部で一般的な圧力に低下した際に相を変化させる蒸留カラムにおいて、急速気化はよく見られる現象である。カラムに流入する供給流はその後気体と液体の混合物になる。工程上の要件に基づくと、このような供給物質をカラムに効率的にまた効果的に導入することは適用において困難であることがわかっている。
【０００３】
供給口位置の上方にある少なくとも１つのセクションである上部分離セクションがある場合、１つの要件は、供給流の気体部分を、上部分離セクションに均一に分配する必要があるということである。これに関連する要件は、理想的には、気体流に局所的な速度ピークがないということである。供給口位置の下方にある少なくとも１つのセクションである下部分離セクションがある場合、１つの要件は、供給流の液体部分を回収して下部分離セクションに送り込む必要があるということである。下部分離セクションは、液体分配器に対する入口などの特定の箇所を備えていてもよい。
【０００４】
供給流をカラムに導入する効率性及び有効性に関する別の要因は、下部セクションのなんらかの分離作用の結果として下部分離セクションから立ち上がって来る気体流である。立ち上がってくる気体流は、供給物質が導入されるセクションを通過して上部分離セクションに達する必要がある。理想的に作動するためには、供給流から生成される気体部分及び立ち上がって来る気体流が完全に混合されて、上部分離セクションの断面領域にわたり、組成においても温度においても変動がない単一で均一の気体を生成する必要がある。
【０００５】
現在、産業上の慣例の１つは、供給物質をカラムに導入する前に供給流の圧力を下げることによって、カラム内部での大量の急速気化を避けることである。これは、カラムの上流に設けた、供給流の圧力をカラム自体における望ましい圧力に下げる装置によって達成される。この上流の装置を出て、通常はパイプを介してカラムを通過する供給流は、気体をかなり多く含む気体と液体の混合物である。大量の気体とは、気体と液体の混合物の流体速度をパイプ内部で低く維持するためにパイプが比較的大径でなければならない、あるいは、パイプの直径が小径である場合は、結果として生じる供給流のパイプ内での速度が不都合に高速であるかのいずれかを意味する。
【０００６】
パイプを大径にすることは、カラムの供給流セクションの高さを増すことが必要となるため、望ましくない。これによって、カラムに必要な全体の高さが増し、設計コスト、製造コスト、稼動コスト及び保守点検コストに悪影響を与える。大径のパイプを配設するのもまた、より困難であり、より大きな空間を取り、費用もより高くなる。小径のパイプを設ける欠点は、気体と液体の混合物の速い流体速度や他の特性のために、腐食の問題が生じるリスクが増すことである。
【０００７】
通常、上流の装置は、制御弁として機能する流体流制御手段である。制御弁は、圧力低下の大部分を容易にするものである。この圧力低下工程によってかなりの気体が生成されることにより、このような弁の構造及び大きさにさらなる問題が生じる。これは、出口の状態が入口の状態と非常に異なることによるものである。２相流（気体と液体の混合物）のため、流体流の不安定性と腐食によって生じる問題を避けるためには、カラム上流の弁と弁下流の配管の配置は慎重に設計しなければならない。
【０００８】
現在の産業上の慣例における例と考察は、Ｈ．ＫｉｓｔｅｒによるＤｉｓｔｉｌｌａｔｉｏｎ  Ｏｐｅｒａｔｉｏｎ（ＭｃＧｒｏｗ−Ｈｉｌｌによる出版物、ＩＳＢＮ  ０−０７−０３４９１０−Ｘ）の２．２ｊ図に記載されており、特に、上述した工程上の要件を満たすために、カラムに対する接線方向の流入を利用することを説明している。
【０００９】
Ｒ．Ｆ．Ｓｔｒｉｇｌｅ  Ｊｒ．によるＰａｃｋｅｄ  Ｔｏｗｅｒ  Ｄｅｓｉｇｎ  ａｎｄ  Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ（Ｇｕｌｆ  Ｐｕｂｌｉｓｈｉｎｇ  Ｃｏ．による出版物、１９９４年（第２版）、ＩＳＢＮ  ０−８８４１５−１７９−４）では、図１０〜１５及び図１０〜１６において、供給流の圧力がカラムの圧力まで低下した際に気体と液体の混合物を生成する供給流の例をいくつか示している。ある例では、急速気化が起こるチャンバーを用いている。第２の例では、カラムの壁に沿って環状チャネルが設けられており、供給物質がそのチャネルの上方及び内部に送られるようになっている。両方の例とも、小径のカラムに適用されている。
【００１０】
急速気化供給流に関する上述した状態が特に一般的であるいくつかの具体例は、石油精製所及び石油化学品工場、特に大気圧蒸留カラム、及び特に真空蒸留カラムにおいて見られる。より一般的には、いくつかの真空蒸留カラムにおける特定の配置は、カラムへの再沸器復帰路であり、ここで、気体と液体の混合物が、再沸器からカラムへ導入され、再沸器は蒸発手段として機能する。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００１１】
【非特許文献１】Ｈ．ＫｉｓｔｅｒによるＤｉｓｔｉｌｌａｔｉｏｎ  Ｏｐｅｒａｔｉｏｎ、ＭｃＧｒｏｗ−Ｈｉｌｌによる出版物、ＩＳＢＮ  ０−０７−０３４９１０−Ｘ
【非特許文献２】Ｒ．Ｆ．Ｓｔｒｉｇｌｅ  Ｊｒ．によるＰａｃｋｅｄ  Ｔｏｗｅｒ  Ｄｅｓｉｇｎ  ａｎｄ  Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ、Ｇｕｌｆ  Ｐｕｂｌｉｓｈｉｎｇ  Ｃｏ．による出版物、１９９４年（第２版）、ＩＳＢＮ  ０−８８４１５−１７９−４
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
上述した状態及びそれに関連する問題点は、システム中に急速気化供給物質が存在するあらゆる接触装置に、少なくともある程度存在することを、当業者は認めるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
発明の要約
本発明の目的は、接触装置カラムへの急速気化供給流の導入及び分配を容易にすることにある。
【００１４】
本発明の別の目的は、供給流の圧力を十分に高く維持することによって、供給流が供給分配装置を出るまで、供給流の急速気化を実質的に防ぐ供給分配装置を提供することにある。圧力維持は、急速気化または蒸発が起こる前述の供給分配装置に、十分に圧力を低下させた状態で、孔部を設けることによって達成される。つまり、供給流が孔部を流れ、孔部を流れる供給流が詰まり（臨界）状態にあるときに、供給流の急速気化が実質的に生じる。
【００１５】
さらに、別の目的は、供給分配装置がない、あるいは他の供給分配装置がない場合の分配に較べて、供給位置の上方の分離セクションの断面領域に沿ってより均一に供給物質を急速気化させるによって生成される気体を分配するために用いることのできる供給分配装置を提供することにある。
【００１６】
本発明のさらなる別の目的は、単独で、あるいは供給物質のより均一な分配との組合せで、供給位置の上方の分離セクションに導入された際に、供給物質から急速気化した気体の少なくとも一部の局所流速の最大値を低下させるために、供給分配装置を用いることにある。
【００１７】
本発明のさらなる目的は、供給物質の急速気化によって生成される気体と、供給口セクションの下方にある分離セクションからの気体との均一で理想的な混合を容易にすることである。
これらの本発明の目的は、以下に詳述する装置及び方法によって達成される。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は、蒸留カラムの概略図である。
【図２Ａ】図２Ａは、排気塔トレイを備えた供給分配装置を有するカラムのセクションの平面図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは、図２Ａの側面断面図である。
【図３Ａ】図３Ａは、接触カラムの下部セクションに位置する供給分配装置を有するカラムのセクションの平面図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、図３Ａの側面断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
実施例の詳細な説明
接触装置カラムには多くのタイプや種類がある。標準的な接触装置カラムには、蒸留カラム、ストリップカラム、吸着カラムなどがある。単一目的のカラムの他、多くの接触カラムは、２つ以上の標準工程（つまり、蒸留と吸着）の組合せのものである。さらに、パックドカラム及び真空カラムなどのカテゴリーもある。当業者は、上記に列挙したものに加えて、特に列挙しないが、急速気化供給状態が少なくとも存在する可能性を持つと認識される、あらゆるタイプ及び種類の接触装置に本発明を適用できることを認めるであろう。
【００２０】
図１は、真空蒸留カラムとしての接触装置カラム１を示しており、１つの主供給口２と、２つの出口３、４を備えている。各出口は、主供給口の位置の上方に設けられた分離セクション５及び主供給口の位置の下方に設けられた分離セクション６によって供給物質から分離される各生成物に対して設けられている。主供給口２以外に、主供給口の上方に位置する逆流の復帰供給口７、及びカラムの下部に位置する再沸器復帰路の供給口８がある。簡略化のため、真空を作り出すシステムは省略する。
【００２１】
供給口セクションは、図２Ａ及び図２Ｂにより詳細に示している。図２Ａは、接触装置カラムの内部を外包する接触装置カラム１０の側壁、供給口装置１１、１２、トレイフロアパネル１４を備えた排気塔トレイ、及び適切な数の排気塔１３を示している。接触装置カラムの外側に位置する供給口装置１１、１２は、カラム内部の供給流路装置１６に取り付けられている。供給流路装置１６は、その外壁及び内壁に適切な数の孔部１５を備えており、排気塔トレイフロア１４の上方に位置している。
【００２２】
供給流路装置の主要な特徴は、孔部を流れる供給流が臨界（詰まり）状態であることである。供給流は孔部で詰まり、この詰まりによって、孔部の通過が可能な最大流量が設定される。
【００２３】
供給物質は、質量流量及び第１圧力で、供給口装置を流れる。接触カラムは、第１圧力より低い第２圧力に維持される。供給物質が、供給口に接続された供給流路装置を出ると、差圧に基づいて、供給物質の液体部分が膨張して蒸発し、供給物質は各開口部からカラムに流入し、孔部を流れる供給流が臨界（詰まり）状態になる。
【００２４】
供給口における質量流量に基づき、カラムにおける第１圧力と第２圧力の差が、接触カラムに流入する供給物質の量に影響しなくなる時点がある。これは、詰まり現象のため、それ以上の供給物質が、供給流路装置開口部から出ることができなくなるためである。第２圧力を低下させても、孔部からカラムに流入する供給物質の量に影響を与えない時点を、臨界点と定義する。臨界点から、臨界点を下回るすべての圧力までのすべての第２圧力に対して、孔部を通る供給流が、臨界、つまり詰まり状態にあると見なされる。
【００２５】
従って、供給流路装置における各開口部の大きさ、及び、供給流路装置における開口部の全面積は、孔部を流れる供給流が臨界状態に達するようなものでなければならない。これらの大きさは、設備ごとに異なり、特に各設備の作動状態に応じて機能するよう選択される。各開口部の大きさ、開口部の総数、及び開口部総面積は、標準的な計算方法または数値流体力学ソフトウェアなどのツールを用いて選択することができる。
【００２６】
供給流が臨界（詰まり）状態にあるとき、最大流量を増加させる唯一の手段は、孔部総面積を増大させるか、第１圧力を上げるかである。
【００２７】
供給流３１、３２は、接触カラムの壁部の外側にあるそれぞれの供給口装置１１、１２に流入する。本実施例では、供給口装置１１、１２は同様の直径を有する円形パイプである。また、供給流路装置１６は、供給口装置と同じ直径を有する円形パイプである。カラム壁部の外側にある供給口装置およびカラム壁部の内側にある供給流路装置は、図２Ａに示すように連続していてもよいし、図示はしないが、それぞれ分離していて、カラム壁部またはその近傍で接続されていてもよい。本発明の供給分配装置は、カラム壁部の内側に位置する供給流路装置１６と、それぞれの開口部１５から構成される。
【００２８】
供給分配装置は、排気塔トレイとともに用いてもよいし、あるいは、当業者にとって周知の他の装置を用いてもよい。このような周知の装置としては、環状チャネル、適切に配された複数の急速気化ボックス、または、他の形状で、下方の分離セクションから入る気体が供給セクションを通過するようにし、供給分配装置及び上方の分離セクション（そのようなセクションが存在する場合）からの液体を回収するようなものであってもよい。
【００２９】
図２Ａに示す供給流路装置１６は、直線状の平行パイプである。供給流路装置は複数の別々のパイプとして示しているが、単一の供給口または供給口連結手段に接続された単一のパイプの２本以上の分岐管であってもよい。同様に、２本の別々の直線状パイプは、１本または複数の分岐管を有していてもよい。接触カラムの構造、特定の供給物質の流れ特性、カラムセクションにおける供給物質の任意の分配などに基づき、多数の形状構造が可能である。
【００３０】
孔部１５の大きさ及び数は、流路装置１６内の供給口流がほぼ液相に維持されるように選択される。あるいは、供給流には、ごく微量の気体が含まれている。供給口流は、孔部１５から供給口セクションへ流入すると蒸発する、またはさらに蒸発して同時に詰まり状態に達する。
【００３１】
図２Ｂに示すように、気体と液体の混合物が孔部１５から出ると、急速気化（蒸発）の結果としての気体流３４と液体流３５が作り出される。本実施例では、図示するように２つの流路装置を用いることにより、急速気化によって作り出された気体流３４と排気塔からの気体流３３とが、排気塔トレイの助けにより、確実に均等に混合されて混合気体流３６になる。２つの流路装置を示しているが、図示する２つのものと同一の流路装置を追加してもよいし、長さ及び／または構造を変えてもよい。
【００３２】
孔部１５は、供給流路装置の表面を切り欠いた孔であってもよいし、供給流路装置に取り付けられたノズルであってもよい。供給流路装置の表面を切り欠いた孔の場合では、プラズマカッター、機械式カッター、機械式打ち出し装置またはレーザーなどのいずれの周知手段で穿孔してもよい。孔が、供給流路装置に取り付けられたノズルの場合は、そのノズルは簡単な構造であっても複雑な構造であってもよく、供給流路装置と一体的に製造してもよい。あるいは、ノズルを供給流路装置に永久的にまたは離脱可能に取り付け／連結することもできる。ノズルを取り付ける手段としては、例えば、溶接、接着、または、供給流路装置の開口部にネジ溝を設けると共にそれに対応するネジ溝をノズルに設けることなどである。
【００３３】
孔部の大きさ、タイプ、配置は、少なくとも供給物質注入特性、接触カラム供給口セクション内の環境特性、任意の供給物質分配またはそれらの組合せに基づいて選択される。稼動コスト及び維持コストを最小限にするために、接触カラムの外側の供給口で、実質的に液体である流体流を維持することが望ましい。その流体流を実質的に液体に維持する条件は、接触カラムの上流で発生する工程と同様、供給物質自体に基づくものである。供給流路装置における孔部の寸法及び配設を適切に選択することによって、接触カラムセクション内の任意の位置での供給物質の蒸発が可能になる。
【００３４】
図２Ａ及び図２Ｂは、接触カラムの中央部に設けられた一組の供給流路装置のある特定の実施例を示している。図２Ｂには、供給口１１、１２の下方に、液体分配器２１と分離手段２２、つまり充填床を備えた下部分離セクションを示している。この下部分離セクションは気体流３３を噴出する。接触カラムへの供給口が、図示するように、気体流がそこから上昇するような縦方向位置に設けられている場合は、排気塔トレイ１４及び排気塔１３を追加すると好都合である。気体流３３は、排気塔１３を流れ、最終的には上部分離セクションに達する。供給口セクションの上方には、分離手段２０（充填床）を備えた上部分離セクションがある。
【００３５】
上述したように、本発明の供給流路装置とともに用いることのできる排気塔トレイの形状及び構造は多くある。排気塔トレイの目的は２つある。第１に、上昇する気体流を、供給流路装置から導入される供給気体流と混合して分配することである。第２に、上方の分離セクションから落下してくる供給流及び液体の液体部分を捕捉して、例えば、排気塔トレイの下方の分離セクションの上部に位置する液体分配器へ分流することである。図２Ａ及び図２Ｂは、供給流路装置とともに用いた排気塔トレイの一実施例を示している。
【００３６】
本実施例の排気塔１３は、排気塔トレイ１４の垂直部によって形成される側壁によって規定される。図２Ｂに示す水平型排気塔キャップを、排気塔１３を形成する側部の１つまたは複数に取り付けることができる。排気塔キャップは、排気塔の上部開口部の一部またはすべてを覆う。あるいは、図２Ｂに示すように、排気塔キャップは、排気塔の上部開口部の境界部を越えて延出していてもよい。
【００３７】
排気塔の数、その大きさ、位置及び構造は、気体流３３及び気体流３４の流れ特性に基づいて変更可能である。排気塔トレイの形状及び排気塔の位置は、供給流路装置の形状を反映していることが好ましい。図２Ａ及び図２Ｂでは、排気塔は、直線状の供給流路装置に対して平行に幾列にもなって並んでいることがわかる。さらに、中央列の排気塔１３は、同一形状で同一間隔で設けられているが、上方及び下方の列の排気塔は、供給流路装置の形状及び接触装置カラムの形状の両方に沿うよう（その内側縁部は供給流路装置に対して平行に直線状に並んでいる）一連の異なる大きさ及び異なる形状で異なる間隔で設けられていることがわかる。
【００３８】
実際には、排気塔の数、その大きさ及び配置は、例えば、カラムの大きさ、供給流路装置パラメータ、気体流３３の流れ特性及び気体流３４の流れ特性を用いた演算分析によって最適に選択される。
【００３９】
構造を最適化するためにコンピュータプログラムを用いることもできるし、最適な構造を決定するために、１つまたは複数の別々のケースをシミュレートすることもできる。
【００４０】
排気塔の１つの局面は、排気塔トレイがない場合に較べて、２つの気体流３３及び３４が実質的により均等に混合されることを容易にすることである。排気塔トレイは、流体流路装置と一体に構成されてもよいし、別体で構成されてもよい。このシステムを構成する１つの方法は、数値流体力学ソフトウェアを用いて、排気塔トレイ、流体流路装置、分離カラムの相互作用をシミュレートして、システムとそのパーツの最適な構成を決定することである。
【００４１】
均等に混合するためには、両気体流の流れ特性、例えば速度や密度が互いに近いものであれば好都合である。従って、気体流３４の流れ特性が、流体流路装置の構成に基づいてわかっていれば、高さ、位置、開放面積を、均等混合しやすいように構成することができる。
【００４２】
図２Ｂに示されるように、排気塔面積は、カラム面積よりも小さい。従って、排気塔を出る流体流の速度及び密度は、カラムセクションの底部の開放部における気体流３３よりも高い。さらに、排気塔キャップ及び排気塔トレイ１４の縦壁の高さは、流体流路装置の開口部を越えて伸びている。気体流３４がカラムセクションで上昇すると、開口部から離れるほど、速度、密度、局所的な分配が減少するよう分散する。排気塔の縦壁の上部の位置及び排気塔キャップは、排気塔を出る気体流の流れ特性及び供給流路装置からの流体流の局所的な流れ特性が互いに近く、ほぼ均等な混合物が形成されるように構成されている。
【００４３】
排気塔を出る流体流の望ましい流れ特性を達成するために、他の排気塔形状を用いることも可能である。排気塔の壁を垂直にする代わりに、これらを角度をもって設けて、気体流３３を、下方開口部より上方開口部の方が狭くなるようにじょうご状に狭めてもよい。こうすることによって、流体流が排気塔を離れるにつれて、その局所的な密度及び速度を増加させることができる。あるいは、排気塔の壁、及び／または底部のトレイ部に１つまたは複数の開口部を設けてもよいし、気体流３３が多数の位置から排気塔を出るように、排気塔の壁、及び／または底部のトレイ部を配置してもよい。こうすることによって、気体流３３と排気塔を出る流体流との間の流れ特性の変化を小さく維持することができる。
【００４４】
排気塔トレイ１４の底部は、例えば、図２Ｂに示すように水平に設けてもよいし、一方向に傾斜していてもよいし、逆ピラミッドの形態をとってもよい。いずれの場合においても、液体流３５が排気塔トレイから出られるように、１つまたは複数の開口部を設けることができる。トレイ底が傾斜している場合、または逆ピラミッド形の場合は、トレイが傾斜している箇所または領域に液体流の開口部を設けることが好ましい。
【００４５】
ある実施例では、供給流がカラムから取り出されるフローループを有しており、供給流が加熱されて、カラムに再導入される。供給流が再注入されるセクションは図３Ａ及び図３Ｂに示されている。この再導入された供給流もまた供給物質とみなされる。カラムから取り出された供給流は泡立ち点にあることが多く、従って、この供給流がカラムに再導入されると、余分な加熱をすれば蒸発（急速気化）が起こることになる。
【００４６】
図３Ａは、接触装置カラムの内部を外包する接触装置カラム４０の側壁を示している。カラム４０は供給口装置４２を備えている。供給口流は、前述したループで加熱されたあと、カラムに再導入される。供給流路装置４６は、供給流路装置４６の外壁４１に位置する適切な数の開口部４５を備えている。供給流路装置は、カラムの底の排水ため（サンプ）の上方に位置する２つの環状パイプ円弧として示されている。ループへの供給流は出口４３から取り出される。このループからの供給流は供給口装置４２に入る。供給口セクションの上方には、分離手段４７を備えた上部分離セクション（充填床）がある。
【００４７】
開口部４５の大きさと数は、供給流路装置４６内の供給口流が、実質的に液相に維持されるように選択されている。一方、供給物質は、液相であることが好ましいが、非常に少量の気体を含んでいても良い。供給口流が、開口部４５を通って供給口セクション内に流れるとき、供給口流は同時に、蒸発する、またはさらに蒸発して、詰まり状態になる。気体と液体の混合物が孔部４５から出ると、急速気化（蒸発）の結果としての気体流４９と液体流４８が作り出される。本実施例では、流路装置を用いることにより、急速気化によって生成された気体流４９が、確実に、上方分離セクションにほぼ均等に分配される。
【００４８】
供給流路装置の下方からの上昇流がない、あるいはほとんどないため、上述の実施例のように、排気塔やトレイは必要ない。しかし、供給流路装置の下方に環状バッフル５０を設けて、排出された液体をカラム壁に沿って直接排水ために偏向するようにしてもよい。このバッフルは、高さ計測ノズルがある場合や、液体高さを排水ためにより安定して維持する際に有利である。
【００４９】
図３Ａの具体例の供給口装置４２は、名目直径６インチの環状パイプである。供給流路装置４６も、名目直径４インチの環状パイプである。接触装置４０の直径は１．８メートルである。孔部４５の形状は丸く、直径はすべて同じ１４ミリメートルである。孔部４５の総数は３４で、図３Ｂに示す位置に設けられている。
【００５０】
炭化水素流が、供給口装置４２を介して、接触装置４０に導入される。炭化水素流は、次の表のように、ＡＳＴＭ  Ｄ８６蒸留カーブポイントを有している。
【００５１】
【表１】
0005936078.tif 000002
【００５２】
さらに、炭化水素流は、３６．９６のＡＰＩ重力を有している。これらの情報は、供給流を完全に特徴づけるものである。
【００５３】
供給口において流路装置４６への２０ｋＰａ（ａ）の圧力を得るために、供給口装置の圧力は、熱ループの供給口で上流制御弁によって調整される。流体流の温度は、熱ループの後は２８１．２度であるが、ループ前で接触カラムを離れた温度は、その泡立ち点の２６３度である。孔部を通る炭化水素流が９５２ｋｇ／ｈであるとき、圧力低下は１０．７ｋＰａであり、接触装置における圧力は９．３ｋＰａ（ａ）である。接触装置における圧力がさらに低下しても、孔部を通る流体流の増加はなく、流体流が詰まり状態に達する、つまり、下流の圧力低下は流量に影響を及ぼさないということである。実際には、接触カラムは１．７ｋＰａ（ａ）の圧力で作動し、孔部を通る炭化水素流は詰まり状態にある。
【００５４】
供給物質をシステム内に導入する供給口を備える接触装置カラムのどのセクションにおいても、供給口の上方のセクションへの供給物質の気体部分の分配がムラになる可能性がある。さらに、供給物質の気体部分の局所的な速度が、上述したセクションにとって有害な、あるいは理想的でないものとなる可能性がある。供給物質の急速気化を供給口セクション内の任意の位置で生じさせる供給分配装置は、接触装置カラムがより効率的に作動することが可能なように設けられている。
【００５５】
その上、本発明による供給流路装置を構成することによって、供給口の供給物質を、接触カラムに入る前に液体、またはほぼ液相に維持することが可能になる。これによって、気相、または高い割合の気相、接触カラムに通じるパイプ及び供給口の流体流の有害な影響とともに、蒸留システムの複雑さが軽減される。しかし、当業者は、供給物質がより多くの蒸気を含み、供給物質がほぼ液体であるときのように、供給物質の有害な影響を軽減するすべての利点が得られない場合にも、本発明の装置を用いることができることを認めるであろう。当業者はまた、本発明の他の利点、及び本発明の範囲を逸脱しない範囲で、ここに記載されていない供給流路装置、排気塔及びトレイの他の種々の形状、及び供給流路装置の孔部及びノズルの構成が可能であることを認めるであろう。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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