(57)【要約】【課題】物質移動コラム（１０）を提供する。【解決手段】物質移動コラム（１０）は、半径方向に配向された供給ノズル（１８）を通して蒸気又は混合相流がコラム内に差し向けられた後、液体を非同伴し、蒸気をコラムの水平方向断面に亘って更に均等に分配する供給装置（２０）を含む。供給装置は、コラムシェル（１２）とこのシェル（１２）から内方に間隔が隔てられた内壁（２４）との間の間隔に形成された環状通路（２２）を含む。変向面（４２）が逆方向に差し向けられたデフレクター（４０）が、供給ノズル（１８）から環状通路（２２）への入口に位置決めされており、蒸気又は混合相流をほぼ等しい二つの流れに分割し、これらの流れが環状通路（２２）内を周方向逆方向に流れる。少なくとも一対のターニングベーン（４６、４８）が環状通路（２２）内に変向面（４２）の両側に間隔が隔てられており、蒸気又は混合相流が流通するサブ通路を形成する。サブ通路（５０）は、入口のところで供給装置の内壁に衝突する蒸気又は混合相流の量を減少する。ターニングベーン（４６、４８）は、蒸気又は混合相流が環状通路内でその半径方向進入方向から周方向に方向を変えるときに発生する圧力降下を予期せぬ程に減少する。圧力降下を減少することにより、生産量及び蒸気分布の向上を達成できる。【選択図】  図４
2007501120.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物質移動コラムにおいて、
開放内部領域を画定する直立した外シェルと、
前記外シェルの開口部を取り囲む供給ノズルであって、前記外シェルから外方に延び、前記供給ノズルの長さ方向軸線に沿って延びる概念的垂直方向中央平面を有し、前記開口部は予め選択された直径を有し、入口通路を形成する供給ノズルと、
前記供給ノズルを通して前記開放内部領域に進入する蒸気又は混合相流を変向するように前記外シェルの前記開口部に対して位置決めされた、前記開放内部領域内の供給装置であって、前記外シェルから内方に間隔が隔てられており且つ前記外シェルとの間の空間に環状通路を形成する内壁を有し、前記環状通路は前記入口通路と流体流れ連通している、供給装置と、
前記内壁から前記開口部に向かって延び、各々の外端が前記外シェルと近接しており且つ反対側の内端が前記供給装置の前記内壁と近接しており、前記供給ノズルの前記垂直方向中央平面の両側にほぼ対称に配向されており、前記外端が前記垂直方向中央平面に前記内端よりも近接して位置決めされた、一対の直立した変向面と、
前記供給ノズルの前記垂直方向中央平面の両側に位置決めされており且つ前記環状通路内で前記変向面から間隔が隔てられたターニングベーンの少なくとも第１対であって、これらのターニングベーンの各々は、半径方向外端及び反対側の半径方向内端を有し、前記外端は前記垂直方向中央平面に前記内端よりも近接して配置されている、ターニングベーンとを備える、物質移動コラム。
【請求項２】
請求項１に記載の物質移動コラムにおいて、前記ターニングベーンは、前記垂直方向中央平面の前記両側でほぼ対称に配向されている、物質移動コラム。
【請求項３】
請求項２に記載の物質移動コラムにおいて、前記ターニングベーン及び前記変向面は、前記入口通路を横幅がほぼ等しいサブ通路に分割する、物質移動コラム。
【請求項４】
請求項２に記載の物質移動コラムにおいて、前記ターニングベーン及び前記変向面は、前記入口通路を垂直方向断面積がほぼ等しいサブ通路に分割する、物質移動コラム。
【請求項５】
請求項２に記載の物質移動コラムにおいて、前記ターニングベーンの各々は垂直方向に延びており、前記ターニングベーンの水平方向長さに沿って湾曲している、物質移動コラム。
【請求項６】
請求項５に記載の物質移動コラムにおいて、前記供給ノズルの前記垂直方向中央平面の両側にほぼ対称に配向された、ターニングベーンの第２対を含み、該ターニングベーンの第２対は、前記垂直方向中央平面の各側で前記ターニングベーンの第１組から間隔が隔てられている、物質移動コラム。
【請求項７】
請求項６に記載の物質移動コラムにおいて、前記ターニングベーンの前記第１及び第２の対及び前記変向面が前記入口通路を横幅がほぼ等しいサブ通路に分割する、物質移動コラム。
【請求項８】
請求項６に記載の物質移動コラムにおいて、前記ターニングベーンの前記第１及び第２の対及び前記変向面が前記入口通路を垂直方向断面積がほぼ等しいサブ通路に分割する、物質移動コラム。
【請求項９】
請求項２に記載の物質移動コラムにおいて、前記外シェルの前記開口部の前記直径は、前記環状通路の半径方向幅よりも大きい、物質移動コラム。
【請求項１０】
請求項２に記載の物質移動コラムにおいて、前記外シェルから外方に前記第１供給ノズルから反対方向に延び、前記垂直方向中心と半径方向に整合した第２供給ノズルを含む、物質移動コラム。
【請求項１１】
請求項２に記載の物質移動コラムにおいて、前記変向面の前記内端は、前記供給装置の前記内壁に連結されている、物質移動コラム。
【請求項１２】
物質移動コラムにおいて、
開放内部領域を画定する直立した外シェルと、
前記外シェルの開口部を取り囲む供給ノズルであって、前記外シェルの垂直方向中央軸線と半径方向で整合した状態で前記外シェルから外方に延び、半径方向に延びる概念的垂直方向中央平面を有し、前記開口部は予め選択された直径を有し、入口通路を形成する供給ノズルと、
前記供給ノズルを通して前記開放内部領域に進入する蒸気又は混合相流を変向するように前記外シェルの前記開口部に対して位置決めされた、前記開放内部領域内の供給装置であって、前記外シェルから内方に間隔が隔てられており且つ前記外シェルとの間の空間に環状通路を形成する内壁を有し、前記環状通路は前記入口通路と流体流れ連通している、供給装置と、
前記内壁から前記開口部に向かって延び、各々の外端が前記外シェルと近接しており且つ反対側の内端が前記供給装置の前記内壁と近接しており、前記供給ノズルの前記垂直方向中央平面の両側にほぼ対称に配向されており、前記外端が前記垂直方向中央平面に前記内端よりも近接して位置決めされた、一対の直立した変向面と、
前記供給ノズルの前記垂直方向中央平面の両側に位置決めされており且つ前記環状通路内で前記変向面から間隔が隔てられたターニングベーンの少なくとも第１対であって、これらのターニングベーンの各々は、半径方向外端及び反対側の半径方向内端を有し、前記外端は前記垂直方向中央平面に前記内端よりも近接して配置されている、ターニングベーンとを備える、物質移動コラム。
【請求項１３】
請求項１２に記載の物質移動コラムにおいて、前記ターニングベーンは、前記垂直方向中央平面の前記両側でほぼ対称に配向されている、物質移動コラム。
【請求項１４】
請求項１３に記載の物質移動コラムにおいて、前記ターニングベーン及び前記変向面は、前記入口通路を横幅がほぼ等しいサブ通路に分割する、物質移動コラム。
【請求項１５】
請求項１３に記載の物質移動コラムにおいて、前記ターニングベーン及び前記変向面は、前記入口通路を垂直方向断面積がほぼ等しいサブ通路に分割する、物質移動コラム。
【請求項１６】
請求項１３に記載の物質移動コラムにおいて、前記ターニングベーンの各々は垂直方向に延びており、前記ターニングベーンの水平方向長さに沿って湾曲している、物質移動コラム。
【請求項１７】
請求項１６に記載の物質移動コラムにおいて、前記供給ノズルの前記垂直方向中央平面の両側にほぼ対称に配向されたターニングベーンの第２対を含み、該ターニングベーンの第２対は、前記垂直方向中央平面の各側で前記ターニングベーンの第１組から間隔が隔てられている、物質移動コラム。
【請求項１８】
請求項１７に記載の物質移動コラムにおいて、前記ターニングベーンの前記第１及び第２の対及び前記変向面が前記入口通路を横幅がほぼ等しいサブ通路に分割する、物質移動コラム。
【請求項１９】
請求項１７に記載の物質移動コラムにおいて、前記ターニングベーンの前記第１及び第２の対及び前記変向面が前記入口通路を垂直方向断面積がほぼ等しいサブ通路に分割する、物質移動コラム。
【請求項２０】
請求項１３に記載の物質移動コラムにおいて、前記開口部の前記直径は、前記環状通路の半径方向幅よりも大きい、物質移動コラム。
【請求項２１】
請求項１３に記載の物質移動コラムにおいて、前記外シェルから外方に前記第１供給ノズルから反対方向に延び、前記前記垂直方向中心と半径方向に整合した第２供給ノズルを含む、物質移動コラム。
【請求項２２】
請求項１３に記載の物質移動コラムにおいて、前記変向面の前記内端は、前記供給装置の前記内壁に連結されている、物質移動コラム。
【請求項２３】
請求項１に記載の物質移動コラム内の開放内部領域内に蒸気又は混合相流を分配する方法において、
前記蒸気又は混合相流を前記供給ノズルを通して前記環状通路に送出する工程と、
前記蒸気又は混合相流を前記サブ通路の間で分割し、前記蒸気又は混合相流の一部だけを前記供給装置の前記内壁に衝突する工程と、
次いで、前記蒸気又は混合相流を前記環状通路に沿って周方向に流す工程と、
前記蒸気又は混合相流の少なくとも一部を前記環状通路の開放した底部を通して取り出す工程と、
前記蒸気又は混合相流の前記部分から前記蒸気を前記供給装置の開放した中央部を通して上方に通す工程とを含む、方法。
【請求項２４】
請求項２３に記載の方法において、前記蒸気又は混合相流の前記部分から前記蒸気を、物質移動装置を含む被せたゾーンを通して上方に通す工程を含む、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は全体として物質移動コラムに関し、更に詳細には、蒸気又は混合相流をコラム内で更に均等に分割できるように蒸気、又は蒸気及び混合相流をコラム内に供給する装置及び方法に関する。本明細書中で使用されているように、「混合相流」という用語は、蒸気及び液体の両方を含む流れに関する。
【背景技術】
【０００２】
熱交換コラムを含む物質移動コラムは、代表的には、直立シェル、及びランダム又は構造をなした充填物及び／又は水平方向に配置されたトレー等の接触装置を使用し、コラム内を流れる流体流間で物質移動及び熱交換を行う複数のゾーンをシェル内に含む。流体流は、通常は下降する液体流及び上昇する蒸気流であるが、流体流の他の組み合わせが可能である。流体流が充填物又はトレーの表面上で拡がるとき、流れの間の接触面積が増大し、これによって流体流間の所望の物質移動及び熱交換を行う。流体流間で生じる物質移動及び熱交換の効率を向上するため、流体流をコラムの水平方向断面に亘って均等に分配することが重要である。流体流が向流をなして流れる蒸気及び液体流である場合には、均等に分配することに関するこの必要性は、上昇する蒸気が充填物又は他の接触装置に進入する下側の蒸気−液体界面で特に重要である。
【０００３】
上述の種類のコラムでは、蒸気又は混合相流は、多くの場合、充填物又は他の接触装置を含むゾーンの下に配置された供給ノズルを通してコラム内に半径方向に又は接線方向に導入される。変向面は、更に、液滴が変向面に跳ねかかり、次いでこれらの変向面に沿って下方に流れるとき、混合相流から液滴を非同伴するのを助長する。蒸気流は、次いで、ゾーンを通って上昇し、ゾーンを通って下方に流れる液体と相互作用する。蒸気又は混合相流が供給ノズルからコラムに進入し、接触ゾーンの水平方向断面に亘って更に均等に分配された状態で上昇するように方向を変えるとき、蒸気又は混合相流の半径方向流又は接線方向流を中断する試みで、一般に蒸気ホーンと呼ばれる様々な供給装置が開発されてきた。これらの供給装置は、一般的に、コラムシェルとこのシェルから半径方向内方に間隔が隔てられた内壁との間の間隔によって形成された全体に環状の通路を使用する。通常は、上プレートが通路の上部を閉鎖しており、蒸気又は混合相流は、開放した底部及び／又は供給装置の内壁に設けられた通孔を通る通路を出る。通常は、蒸気又は混合相流が環状通路に進入する場所に、変向面が両方向に差し向けられたデフレクターが位置決めされる。デフレクターの変向面により、蒸気又は混合相流を二つの等しい又は等しくない流れに分割し、これらの流れが環状通路内を周方向逆方向に流れる。リー等に付与された米国特許第５，１０６，５４４号に開示された供給装置では、内ベーンが、更に、通路内に位置決めされており、蒸気又は混合相流を供給装置の開放した底部を通して下方に差し向けるように配向されている。
【０００４】
ノズルから供給装置に進入する蒸気又は混合相流は、大きく及び／又はアンバランスな力をデフレクターの変向面及び供給装置の内壁に及ぼす。例えば、供給ノズルが大きく、高速の蒸気又は混合相流を搬送する場合には、デフレクター及び内壁は、蒸気又は混合相流によって及ぼされる大きな力に耐えるのに十分な機械的強度を備えていなければならない。他の場合には、蒸気又は混合相流はデフレクターによって均等には分割されず、蒸気又は混合相流の大きな部分を搬送するデフレクターの側部に大きな力が及ぼされる。デフレクター及び内壁は、これらの大きく且つアンバランスな力に耐えるために厚味のあるゲージ材料で形成できるけれども、厚味のあるゲージ材料の追加の重量は、供給装置の構成部品が、通常は、手で持ち運ばれてコラム内に組み立てられるため、一般的には望ましくない。
【０００５】
上述の供給装置のデフレクター及び内壁に蒸気又は混合相流によって及ぼされる大きくアンバランスな力を減少するのに使用される別の方法では、一つ又はそれ以上の直立したベーンを使用し、デフレクターの一方の側の通路を多数のサブ通路に細分し、これによって、デフレクター及び内壁に衝突する蒸気流の容積を減少する。これらのベーンは、蒸気又は混合相流が供給ノズルから出て環状通路に進入する供給装置の入口のところに横方向に間隔が隔てられた関係で位置決めされる。ベーンは、ノズルから出る蒸気又は混合相流に対して外縁部を提供し、これらのベーンの水平方向流れに沿って湾曲しており、蒸気又は混合相流の方向をその流れ進入方向から周方向流れ方向に変える。従来、ベーンは、供給装置に進入する蒸気又は混合相流によって及ぼされる大きくアンバランスな力を吸収するため、デフレクターの一方の側だけで使用されてきた。これらのベーンの使用は、ノズルの直径が大きい、１．５２４ｍ（５フィート）又はそれ以上のコラムに制限されてきた。それでも、蒸気又は混合相流がデフレクターによって二つの等しくない部分に分割されるため、アンバランスな力が存在する。比較的小型のノズル並びに流れ分割が等しいノズルでベーンを使用することは不必要であると考えられてきた。これは、蒸気又は混合相流の力がデフレクターの変向面で十分に小さく且つバランスがとれており、そのため通常のゲージ材料が蒸気又は混合相流全体の衝突を容易に吸収できるためである。更に、力を減少する目的以外でベーンを使用することは望ましくないと考えられてきた。これは、蒸気又は混合相流がベーンの表面に沿って流れるときの摩擦損による予測される圧力降下が大きくなるためである。その結果、上述の種類のベーンは、蒸気流を等しく分割する半径方向ノズルでは従来は使用されてこなかったと考えられる。
【特許文献１】米国特許第５，１０６，５４４号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、物質移動コラムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
一つの特徴では、本発明は、開放内部領域を画成する直立した外シェル；このシェルの開口部を取り囲み、シェルの垂直方向中央軸線と半径方向に整合してシェルから外方に延び、半径方向に延びる概念的垂直方向中央平面を有し、開口部が予め選択された直径を有する、入口通路を形成する供給ノズル；及び開放内部領域内にあり、供給ノズルを通して開放内部領域に進入する蒸気又は混合相流を変向し即ち方向を変えるようにシェルの開口部に対して位置決めされた供給装置を持つ種類の物質移動コラムに関する。供給装置は、シェルから内方に間隔が隔てられた内壁、及びこの内壁とシェルとの間の間隔によって形成された、入口通路と流体流れ連通した環状通路を有する。一対の直立した変向面が供給装置の内壁から供給ノズルによって取り囲まれた開口部に向かって延びている。これらの変向面の各々は、外端がシェルと近接して位置決めされており且つ反対側の内端が供給装置の内壁と近接して位置決めされている。変向面は、好ましくは、供給ノズルの垂直方向中央平面の両側でほぼ対称に配向されており、変向面の外端は、垂直方向中央平面に対し、変向面の内端よりも近接して位置決めされる。変向面は、進入する蒸気又は混合相流をほぼ等しい流れに分割し、これらの流れは環状通路を周方向反対方向に流れる。蒸気又は混合相流によって変向面に及ぼされた力を内壁に伝達するため、好ましくは、変向面の内端もまた供給装置の内壁に固定される。本発明によれば、少なくともターニングベーンの第１対が供給ノズルの垂直方向中央平面の両側に位置決めされ、環状通路内で変向面から周方向に間隔が隔てられている。ターニングベーンの各々は、半径方向外端及び反対側の半径方向内端を有し、外端は、垂直方向中央平面に内端よりも近接して配置される。ターニングベーンは、好ましくは、垂直方向中央平面の両側でほぼ対称に配向される。ターニングベーン及び変向面は、入口通路をサブ通路に分割し、蒸気又は混合相流の全ての流れをサブ通路の間で分割する。その結果、供給装置の環状通路に進入する蒸気又は混合相流の一部だけが内壁に衝突する。ターニングベーンの追加の対を使用し、供給装置の内壁に衝突する蒸気又は混合相流の量を更に減少してもよい。本発明は、更に、第１ノズルと直径方向反対側に位置決めされた第２ノズルを使用してもよい。
【０００８】
供給装置への蒸気又は混合相流の入口のところにターニングベーンを設けることにより、供給ノズルから供給装置内にほぼ９０°転回する際に蒸気又は混合相流に加わる圧力降下を減少する。圧力降下のこの減少及び結果的蒸気分配の改善は、部分的には、蒸気ホーンの内壁に衝突する蒸気又は混合相流の量を減少することによって達成されるものと考えられる。ターニングベーンは、更に、供給ノズルと隣接した内壁の領域で蒸気又は混合相流に通常加わる再循環の量を減少することによって圧力降下を減少することに寄与するものと考えられる。圧力降下を減少するターニングベーンの性能は予測されていなかった。これは、従来は、ターニングベーンが供給ノズルの開口部を部分的に塞ぎ、これにより圧力降下を大きくし、乱流を増大すると考えられていたためである。コンピュータを用いた流体力学的モデル研究により、圧力降下は蒸気流が利用できる断面積によって制御されるばかりでなく、流れが蒸気ホーンの内壁に集中する有効面積によっても制御されるということが確認された。圧力降下の減少により、更に、生原料真空コラム（ｃｒｕｄｅ  ｖａｃｕｕｍ  ｃｏｌｕｍｎ）の場合のように供給装置がフラッシュゾーン（ｆｌａｓｈ  ｚｏｎｅ）に配置された場合に生産量が改善される。更に、混合相流の流れ特性を改善することにより、混合相流が供給装置の内壁に衝突したときに容易に同伴される小さな液滴即ちミストが形成されないようにすることによって液体の非同伴を改良できる。
【０００９】
別の特徴では、本発明は、上文中に説明したターニングベーンを持つ供給装置を使用してコラム内で蒸気又は混合相流を分配する方法に関する。
本明細書の部分を形成し且つ本明細書と関連して読まれるべき添付図面では、様々な図面で同様の部分を示すのに同じ参照番号が使用されている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
次に添付図面を参照する。先ず最初に図１乃至図４を参照すると、これらの図では、本発明の第１実施例に従って形成されたコラムの全体に参照番号１０が付してある。コラム１０は円筒形外シェル１２を含み、開放内部領域１４を提供する。この領域で流体流間の物質移動及び／又は熱交換が行われる。このようなコラムは、一般的には、下方に流れる一つ又はそれ以上の液体流と上昇する一つ又はそれ以上の蒸気流との間で物質移動を行うために使用される。別の態様では、流体流は、液体流又はガス流及び液体流の両方であってもよい。
【００１１】
コラム１０は、その開放内部領域１４を通って流れる流体流間の相互作用を促進するためにトレーや充填物等の物質移動装置が位置決めされるゾーン１６（図１参照）を含む。充填物は、ランダムな又は所定の構造を持つ充填物であってもよく、このような充填物の多数のゾーンを設けてもよい。
【００１２】
流体流は、コラム１０の高さに沿った適当な位置に位置決めされた任意の適当な数の供給ライン（図示せず）を通してコラム１０に差し向けられる。一つ又はそれ以上の蒸気又は混合相流を、供給ラインの一つを通してコラム１０内に導入するのでなく、コラム１０内で発生させてもよい。液体は蒸気と関連していてもよく、「蒸気」という用語は、液体の存在を含もうとするものであるということは理解されよう。コラム１０は、更に、代表的には、蒸気製品及び副生物を取り出すための頭上ライン、及び液体製品又は副生物をコラム１０から取り出すための底部流れ取り出しラインを含む。様々な供給ライン及び取り出しライン、並びに代表的に存在する、還流ライン、リボイラー、凝縮器等の他のコラム構成要素は添付図面には示してない。これは、これらが従来の装置であって、本発明を理解する上で必要であると考えられないためである。
【００１３】
供給ノズル１８が、物質移動装置を含むゾーン１６の下方に間隔が隔てられた位置のところでコラム１０のシェル１２から半径方向外方に延びている。供給ノズル１８は、この供給ノズル１８と水平方向で整合した開放内部領域１４内に位置決めされた供給装置２０内に蒸気又は混合相流を供給する。供給装置２０は、蒸気又は混合相流が供給ノズル１８を通してコラム１０に導入された後、水平方向で更に均等に分配するのを容易にするように形成されている。蒸気流は、次いで、更に均等に分配された状態でゾーン１６内の物質移動装置を通って上方に上昇し、これにより、上昇する状態流と下降する液体流との間の接触及び相互作用を高める。
【００１４】
供給装置２０は、一般的に蒸気ホーンと呼ばれる装置を含む様々な種類の装置であってもよい。供給装置２０は、シェル１２の内周に亘って部分的に又は完全に延びる環状通路２２を含む。この通路２２は、シェル１２と開放内部領域１４内でこのシェル１２から半径方向内方に間隔が隔てられた内壁２４との間の間隔に形成される。内壁２４には開口部（図示せず）が設けられていてもよい。これらの開口部により、蒸気又は混合相流の一部を環状通路２２から開口部を通して排出できる。水平方向に延びる上プレート２６が内壁２４の上縁部からシェル１２まで延びており、通路２２の頂部を部分的に又は完全に閉鎖する。通路２２の底部は、好ましくは、部分的に又は完全に開放しており、これにより、蒸気又は混合相流及び非同伴液体を通路２２の開放した底部を通して出すことができる。
【００１５】
供給装置２０の内壁２４は、通常はリング状であり且つ垂直方向に配向されているが、所望であれば、構造が異なっていてもよい。内壁２４とシェル１２との間の半径方向間隔は、一定であってもよいが、好ましくは、供給ノズル１８からの周方向距離が大きくなるに従って減少し、その結果、環状通路２２の半径方向幅が同様に減少してもよい。通路２２の端部を周方向で閉鎖するため、端壁２８が通路２２内に供給ノズル１８から直径方向反対側に位置決めされている。端壁２８をこの位置に位置決めすることにより、通路２２をシェル１２の内周に亘って完全に延ばすことができ、蒸気又は混合相流を供給装置２０から周方向両方向に１８０°に亘って流すことができる。通路２２をシェル１２の内周に亘って完全以下に延ばすのが望ましい場合には、通路２２の所望の端部に一対の端壁２８を位置決めする。
【００１６】
好ましくは、下方に延びる複数のデフレクター３０が通路２２内に周方向に間隔が隔てられた位置に位置決めされている。各デフレクター３０の上部分は、通路２２内での蒸気流の方向に関して対面するように湾曲している。デフレクター３０の垂直方向位置は、供給ノズル１８の最も近くに位置決めされたデフレクター３０が通路２２内で端壁２８と隣接したデフレクターよりも下に位置決めされるように食い違っている。このようにして、各デフレクター３０は、通路２２内を流れる蒸気又は混合相流のほぼ等しい部分の方向を変え、これらを通路２２の外に下方に流す。
【００１７】
供給装置２０は、この供給装置２０の上方でシェル１２から半径方向内方に延びるガセット３２によってシェル１２に固定されている。ガセット３２は、溶接等の方法でそれらの下縁部に沿って上プレート２６に固定されている。各ガセット３２は、供給装置２０の内壁２４を越えて内方に延びており、内壁２４の内面に沿って上方に延びるバッフル３４に接合されている。これらのバッフル３４は、蒸気が環状通路２２を出た後に供給装置２０の開放した中央部を通って上昇するときに生じる蒸気流のサイクロン渦を壊すように機能する。角度をなした一対のブレース３６が各バッフル３４から供給装置２０の内壁２４まで延びており、バッフル３４を強化する。同様のブレース３８が供給装置２０の下側に設けられており、供給装置２０を支持するために内壁２４からシェル２０まで延びている。
【００１８】
図２、図３、及び図４を更に詳細に参照すると、湾曲した一対の変向面４２を提供するデフレクター４０が供給ノズル１８から供給装置２０への入口のところに位置決めされている。変向面４２は、好ましくは垂直方向に配向されており、内端及び外端を有する。内端は溶接等の方法で内壁２４に固定されており、そのため、変向面４２に衝突する蒸気又は混合相流の力は、リング状内壁２４に伝達される。変向面４２の外端は、コラムの中央軸線から供給ノズル１８を通って半径方向に延びる概念的垂直方向中央平面４４（図２参照）に対し、内端よりも近くに位置決めされる。好ましくは、変向面４２は、垂直方向中央平面４４の両側に対称に位置決めされ、変向面４２の外端は垂直方向中央平面４４に又はその近くに位置決めされ、そのため、進入する蒸気又は混合相流はほぼ等しい部分に分割され、これらの部分は、次いで、環状通路２２内を周方向逆方向に流れる。一方の変向面４２の内端と他方の変向面４２の内端との間の間隔は、湾曲した変向面４２の所望の円弧で決まる。変向面４２は、好ましくは、予め選択した半径方向距離、好ましくは変向面４２の外端を供給ノズル１８によって取り囲まれたコラムシェル１２の開口部のところに位置決めするのに十分な距離だけ外方に延びる。
【００１９】
本発明によれば、ターニングベーン４６の少なくとも第１対が環状通路２２内に垂直方向中央平面４４の両側に位置決めされている。ターニングベーン４６は全体に垂直方向に配向されており、各ターニングベーン４６は、隣接した変向面４２から予め選択された距離だけ離間されている。ターニングベーン４６は、好ましくは、水平方向断面に沿って湾曲しており、それらの外端が垂直方向中央平面４４にそれらの内端よりも近くに配置されるように位置決めされる。好ましくは、ターニングベーン４６は、変向面４２と同様に、垂直方向中央平面４４の両側で対称に配向されている。ターニングベーン４８の第２対が、同様に、ターニングベーン４６の第１対に関して間隔が隔てられた関係で変向面４２の両側に位置決めされている。ターニングベーン４８の第２対は、ターニングベーン４６の第１対と同様に形成されている。ターニングベーンの追加の対を同様の方法で設けることができる。例えば、大径のコラムでは、最大５対のターニングベーンを使用してもよい。ターニングベーン４６及び４８は、上プレート２６及び入口領域に配置された追加の下プレートセグメント（図示せず）に溶接等の任意の適当な方法で固定される。
【００２０】
供給ノズル１８から環状通路２２への入口は、変向面４２及び対をなしたターニングベーン４６及び４８によってサブ通路５０に細分される。環状通路２２に進入する蒸気又は混合相流は、供給装置２０内で半径方向進入方向から周方向流れ方向に９０°転回するときに分割され且つサブ通路５０を通って流れる。半径方向流れから周方向流れへの移行中、垂直方向中央平面４４に最も近いサブ通路５０を通って流れる蒸気又は混合相流の部分だけが供給装置２０の内壁２４に衝突するということは理解されよう。ターニングベーン４６及び４８の対は、サブ通路５０の垂直方向断面積がほぼ等しいか或いは横幅がほぼ等しいように間隔が隔てられていてもよい。好ましくは、ターニングベーン４６及び４８の全円弧に亘って流れ断面積の比を一定に維持する。例えば、幾つかの用途では、供給ノズル１８によって取り囲まれたコラムシェル１２の開口部の直径は、環状通路２２の半径方向幅とほぼ同じである。このような用途では、サブ通路５０は、それらの入口端及び出口端の断面積が等しい。これは、ターニングベーン４６及び４８及び変向面４２が平行な円弧に沿って延びるためである。この他の用途では、供給ノズル１８の開口部が環状通路２２の半径よりも大きい又は小さいため、サブ通路５０の入口面積が大きい又は小さい。
【００２１】
思いがけぬことに、ターニングベーン４６及び４８を持つ又は持たない供給装置を比較するコンピュータを用いた流体力学的モデル研究により、ターニングベーン４６及び４８の存在によって蒸気流の圧力低下がノズル１８を通ってコラム１０の供給装置２０に送出されるときに４．２８ｍｍＨｇ乃至２．９７ｍｍＨｇ低下するということがわかった。ターニングベーン４６及び４８は、更に、蒸気流が物質移動ゾーン１６に進入するときにゾーン１６に亘る速度分布に影響を及ぼすことなく、蒸気のピーク速度を低下する。この圧力降下の減少及び蒸気分布の改善は、二つの要因により達成されると考えられる。第１の要因は、ターニングベーン４６及び４８が、供給装置２０の内壁２４に衝突する蒸気流の量を減少するということである。ターニングベーン４６及び４８が設けられていない場合には、蒸気又は混合相流全体が供給ノズル１８から供給装置２０内にほぼ９０°転回する際に蒸気又は混合相流に大きな加速が加わり、供給装置２０の内壁２４に衝突する前に比較的小さい断面積を通って流れる。蒸気又は混合相流は、この場合、供給装置２０に沿って更に移動するときに減速し、環状通路２２の全断面積に亘って後方に膨張する。ターニングベーン４６及び４８が、蒸気又は混合相流の部分を供給装置２０の内壁２４に衝突する前に分割するため、蒸気又は混合相流に加わる加速／減速が小さく、そのため圧力降下が減少する。ターニングベーン４６及び４８は、更に、環状通路２２への入口のところで供給ノズル１８と隣接した領域で蒸気又は混合相流に通常加わる再循環の量を減少することによって、圧力降下を減少するのに寄与する。この再循環は、蒸気又は混合相流が環状通路２２に進入するときに供給ノズル１８と隣接して低圧領域が形成されることによって生じる。この低圧領域により、蒸気又は混合相流の一部が供給ノズル１８に向かって後方に再循環され、そのため蒸気又は混合相流の渦が増大し、圧力降下が増大する。圧力降下を減少するターニングベーン４６及び４８の性能は、これらのターニングベーンが、供給ノズル１８によって取り囲まれたシェル１２の開口部を部分的に塞ぎ、大きな圧力降下を生じ、蒸気又は混合相流の渦を大きくするものと仮定されていたため、予測されていなかった。しかしながら、圧力降下は、蒸気流が利用できる断面積ばかりでなく、流れが供給装置２０の内壁２４に集中する有効面積によっても制御されるということが確認された。圧力降下の減少により、更に、供給装置２０がフラッシュゾーン（もしくは急速気化ゾーン）内に配置された用途での生産量を増大できる。例えば、生原料真空コラム（例えば、原油真空気化コラム）では、供給装置２０での圧力を減少することにより、発生するフラッシュの量を増大し、これによって生産量を増大する。混合相流の流れ特性の改善により、更に、供給装置２０の表面に液体が跳ねかかることの重大性を低減し、これによって更に大きな非同伴液滴の形成を容易にできる。
【００２２】
本発明を単一の半径方向供給ゾーン１８に関して説明したが、図５に示すように、第２のこのようなノズル１１８を第１ノズル１８と直径方向反対側の位置に設けてもよいということは理解されよう。この実施例では、二つの端壁２８がノズル１８及び１１８から９０°のところに位置決めされており、そのため各蒸気又は混合相流は環状通路２２の周囲に亘って９０°流れる。更に、ターニングベーンをデフレクター４０の両側に配置することによる利点は、供給ノズルが完全には半径方向配向で位置決めされていない場合でも得られるということは理解されよう。これは、本発明によって考えられており、本発明の範疇に含まれる。
【００２３】
以上から、本発明は、上述の全ての目的及び構造に固有の他の利点を達成する上で良好に適合しているということは理解されよう。
特定の特徴及び組み合わせが有用であり、他の特徴及び組み合わせを参照せずに使用できるということは理解されよう。これは、本発明によって考えられており、本発明の範囲内にある。本発明は、その範囲を逸脱することなく多くの実施例が可能であるため、本明細書中に記載した、又は添付図面に示した全ての事項は例示であると解釈されるべきであり、限定を意味するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】物質移動ゾーンを破線で示す、本発明の供給装置を備えた物質移動コラムの概略側面図である。
【図２】図１の２−２線に沿った、矢印の方向での水平方向断面でのコラムの拡大平面図であり、構造の詳細を例示するために供給装置の部分が取り除いてある。
【図３】図２の３−３線に沿った、矢印の方向での垂直方向断面でのコラム及び供給装置の概略拡大側面図である。
【図４】コラム及び供給装置を上方から見た概略斜視図である。
【図５】第２供給ノズルを使用する変形例の供給装置を持つコラムの平面図である。
【符号の説明】
【００２５】
１０  コラム
１２  円筒形外シェル
１４  内部領域
１６  ゾーン
１８  供給ノズル
２０  供給装置
２２  環状通路
２４  内壁
２６  上プレート
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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