(57)【要約】  本発明は、分留や処理液でガス・ストリームから化合物を分離するなど蒸気−液体接触プロセス用の並流多重降流トレイ（100）における降流管（20）の多重構成を内容としている。１つの実施の形態で、側方降流管（104）が並流多重降流トレイ（100）に組み込まれている。別の実施の形態で、降流管（202）は液体の流れをデッキ（206）から降流管の方向に向ける傾斜側壁（220）を有している。この傾斜側壁（220）は次の降流管の流入口上方に追加的な体積をもたらし、減勢デッキ（114）を用いなくてもこの流出口でのピンチングを減少させる。
2008542017.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
蒸気−液体接触トレイ（200）において、
a)  複数の蒸気−液体接触デッキ（206）と、
b)  それぞれ第１の細長い側壁（210a）と、それに対向する細長い、そして近接接触デッキとの垂直方向の距離が第１の細長い側壁との距離より短い第２の側壁（210ｂ）を有し、さらにそれぞれ第１の細長い壁面と交差する底板（212）を有している複数の降流管（202）と、そして
c)  各降流管から傾斜した降流管バッフル（220）を有する次のトレイに流動する液体の垂直方向の流路を画定する手段とを有し、
前記降流管バッフルが第２の側壁（210b）から延びて、底板（212）と交差し、少なくとも第１の細長い側壁によって形成される垂直平面に延びていることを特徴とする蒸気−液体接触トレイ。
【請求項２】
さらに、複数の降流管（202）のうちの少なくとも２つの間に延び、そして接触デッキ(206)の少なくとも１つと交差する中央バッフル（208）を含んでいることを特徴とする請求項１に記載の蒸気−液体接触トレイ。
【請求項３】
さらに、トレイの外周に近接しており、それぞれ側方降流管堰（128）と液体分散部（326）を含む液体受け入れ部（324）を有している２つの側方降流管（304）を含んでおり、前記受け入れ部が液体の流れを前記分散部の方に向け、そして前記分散部が基本的には近接接触デッキから直接流入してくる液体から護られていることを特徴とする請求項２に記載の蒸気−液体接触トレイ。
【請求項４】
前記中央バッフルが後退翼付きで（108'）、不均等に分割された側方降流管と協働し側方降流管堰（128'）の長さと、前記受け入れ部上方のスペースを増大させることを特徴とする請求項３に記載の蒸気−液体接触トレイ。
【請求項５】
さらに、降流管の直前に配置され、液体がその降流管に入る前にその流入口上を必ず流れるようにする流入堰（216）を含んでいることを特徴とする請求項１−４のいずれか１項に記載の蒸気−液体接触トレイ。
【請求項６】
さらに、各傾斜降流管バッフル（220）の底端部に配置された貫通防止堰（222）を含んでおり、前記貫通防止堰は穴が開けられており、前記傾斜降流管バッフルに対してほぼ垂直の方向を向いていることを特徴とする請求項１−４のいずれか１項に記載の蒸気−液体接触トレイ。
【請求項７】
さらに、降流管のそれぞれの流入口に近接したバブル・プロモータ（342）を含んでいる請求項１−４のいずれか１項に記載の蒸気−液体接触トレイ。
【請求項８】
前記中央バッフルが、さらに前記降流管からは離れて配置された等化器（350）を含んでいることを特徴とする請求項１−４のいずれか１項に記載の蒸気−液体接触トレイ。
【請求項９】
傾斜降流管バッフル（220）のそれぞれが、液体の流れを第１の方向に変える第１の部分と、液体の流れを前記第１の向きとは反対の方向に導く第２の部分を含んでいることを特徴とする請求項１−４のいずれか１項に記載の蒸気−液体接触トレイ。
【請求項１０】
前記降流管のそれぞれが、さらに、前記傾斜降流管バッフルの前記第１と第２の部分間の流体連通をより容易にする液体均衡ボックス（234）を含んでいることを特徴とする請求項９に記載の蒸気−液体接触トレイ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蒸気−液体接触装置及びこの動作の効率と容量を改善する具体的な特徴に関するものである。従って、本発明は、例えば、分留カラム内で精留トレイとして用いられる装置に関するものである。この発明はさらに、酸性ガス除去あるいは吸収プロセスなどその他の種々のガス−液体接触操作でも用いることができる。
【背景技術】
【０００２】
垂直方向に間隔を置いて配置された多数の蒸留トレイを有する分留カラムは炭化水素処理、科学、及び石油化学産業で広範に用いられている。従って、より改良された分留トレイを提供するために様々の研究、開発、及び創造的な考察が行われている。分留トレイの開発は接触面積構造、降流管設計、及び全体としてのトレイ構造に様々な変化をもたらしてきている。
【０００３】
蒸気−液体接触装置は液体あるいは蒸気混合物を分離するための広い範囲で用いられている。こうした蒸気−液体接触装置の主要な応用例の１つは化合物を分留で分離する分野におけるものである。これらの装置はガス・ストリームから製品化合物あるいは不純物を選択的に除去する処理液と接触させるためにも使われている。
【０００４】
蒸気−液体接触装置を含んでいるカラム内で、液体は全体としては下方に流れ、蒸気はカラムを通じて垂直に上昇する。各蒸気−液体接触装置上で、液体は全体としては水平方向にその装置を横断して流れ、蒸気はその装置の穴を通じで流れる。各装置上で蒸気と液体ストリームが交差して流れることで泡が発生し、蒸気と液体の接触及び物質伝送がより効率的に行われる。
【０００５】
前記の装置は、実質的に、分留による分離及び純化の対象となる、いかなる化学的化合物の分離においても用いることができる。前記の分留トレイは、特定の炭化水素、例えば、プロパンとプロピレン、または、ベンゼンとトルエンの分離や、様々な炭化水素、例えば、LPG（液化石油ガス）ナフサ、またはケロシンの分留のために広く用いられている。前記の装置により分離される化合物は、炭化水素に限定されることはなく、十分な揮発性と温度安定性を有するいかなる化合物もその対象とすることができる。この装置によって分離される化合物には、例えば、酢酸、水、アセトン、アセチレン、スチレンアクリロニトリル、ブタジエン、クレゾール、キシレン、クロロベンゼン、エチレン、エタン、プロパン、プロピレン、キシレノール、ビニルアセテート、フェノール、ブタン及びイソブタン、ブチレン、ペンタン、ヘプタン、ヘキサン、ハロゲン化炭化水素、アルデヒド、MTBEやTAMEなどのエーテル、及び、ブチルアルコールやイソプロピルアルコールを含むアルコールなどがある。
【０００６】
このような、蒸気−液体接触カラムに関する技術分野における１つの主要な課題は、前記の蒸気及び液体がトレイ間において溢れずに流れるようにするために、トレイの容量を増大させることである。第２の課題は、蒸気と液体の間の物質伝送のためのトレイの効率の改善である。
【０００７】
周知のように、蒸気−液体接触トレイによる物質伝送の効率が、純粋な蒸気をあるトレイから次のトレイへと同一方向に流れる液体に接触させることで最大化されることが、1936年にW. K. Lewis により発見されている（事例２）。前記事例２は、並列方向の流れについて述べているが、本文においては、単一のトレイ上での流れというよりは、垂直方向で近接するトレイ、すなわち次のトレイへの流れとして言及する。前記事例２は、所定のトレイ上での物質伝送のための推進力が、物質伝送の発生するトレイ上での位置にかかわらずほぼ同じであることを確認している。従って、前記事例２によるトレイを用いることで、効率の実質的な増大が実現する。
【０００８】
Monkelbaanらへの米国特許第5,223,183から、少なくとも１つの中央に配置された降流管を備え、側方降流管を備えない、並列方向の流れのためのトレイについての教示を得ることができる。カラムの各トレイの降流管は、あるトレイの降流管が、その直上のトレイの降流管の直下に位置するように配置されている。つまり、ある降流管の流出口が、別な降流管の直上に位置している。各降流管上の傾斜した１対の液体偏向バッフルが、垂直に近接する降流管の流入口と流出口の間を接続し、交差する液体の流路を実現している。降流管バッフルは、直上のトレイからの液体が各降流管へ流入することを防いでおり、かつ液体のトレイ・デッキへ流れの方向を決めている。バッフルの傾斜した面は下降していく液体に対して水平方向のモーメントを与え、液体とそのトレイ上に存在する泡をそのトレイの該当部分あるいはゾーンの流出降流管の流入口の方向に押しやる傾向を示す。トレイのいくつかの設計で、降流管バッフルの下側端部に穴あきの貫通防止堰が設けられており、その堰は蒸気降流管バッフルに対して垂直方向である。さらに、出口である降流管への泡の流入は、その直上の降流管により絞られており、トレイの容量の減少を可能にしてくれる。
【０００９】
前記Monkelbaanらへの米国特許第5,318,732には、さらに別のタイプの並流多重降流管トレイを教示しており、これは流入口から外側に向けてトレイ・デッキを横断して延びる穴の開いていない減勢デッキをその減勢デッキの外部端部に取り付けられた垂直方向流入堰とを設けることによってトレイの容量を増大させるものである。この流入堰は降流管側壁の上方への延びで形成されている通常の流入堰に加えて用いられる予備的な堰として機能することができる。さらに、この減勢デッキはピンチングの減少に寄与するが、同時に、デッキの活性領域も減らしてしまう。
【００１０】
従って、前記事例２による並列方向の流れのパターンを実現する改善された大容量のトレイが、本技術分野においては必要である。
【発明の開示】
【発明の概要】
【００１１】
接触トレイの質を決定する２つの要因は、処理を実行する際の効率と、液体または蒸気の流れの容量限度である。本発明の目的は、前記事例２にある蒸気―液体接触装置をもつ接触トレイの効率性を高めることである。本発明のもう１つの目的は、容量を改善・増大させた蒸気―液体接触装置の提供である。
【００１２】
本発明は、分留による化合物の分離または処理液を用いたガス・ストリームの成分除去など蒸気−液体接触プロセスのための多重構造の並流フロー複合降流管トレイを含んで構成される。１つの実施形態では、側方降流管は、中央バッフルをもつ並流フロー複合降流管トレイに組み込まれている。その他の実施形態では、降流管は傾斜した側壁をもち、これにより液体を降流管の下にあるデッキ上の方向に流す。傾斜側壁は、減勢デッキを必要とすることなく流入口での圧力を減じるために、下方の降流管の入り口を超える容量の増加をもたらす。さらなる実施形態は、最初の２つの実施形態の特徴を合わせ持つ。
【００１３】
より詳細には、本発明は、少なくとも１つの中央降流管をもつ蒸気―液体接触トレイを含んで構成される。蒸気―液体接触トレイは、さらに、傾斜した降流管バッフルから成る次のトレイ上の各中央降流管を通じた液体フローのための垂直方向流路を定義する手段を含む。トレイ上には、複数の蒸気―液体接触デッキが設けられている。２つの側方降流管は、トレイの外周に隣接している。各側方降流管は、液体受け入れ部と液体分散部をもち、受け入れ部は液体を分散部に向けて流し、分散部は液体が隣接接触デッキから直接浸入することのないよう基本的に密閉されている。中央バッフルは、降流管の少なくとも２つの間に延び、接触デッキの少なくとも１つと交差している。
【００１４】
その他の実施形態では、本発明は、全体的に環状の外周をもち、第１の細長い側壁と、隣接接触デッキの下に第１の細長い側壁よりも短く垂直方向に伸長した反対側の第２の側壁によって形成される複数の中央降流管をもつ蒸気―液体接触トレイを含んで構成される。各降流管は、さらに第１の細長い側壁と交差する底板を有する。蒸気―液体接触トレイは、傾斜した降流管バッフルから成る次のトレイ上の各中央降流管を通じた液体フローのための垂直方向流路を画定する手段を含み、降流管バッフルは第２の細長い側壁から延びて、底板と交差し、少なくとも第１の細長い側壁によって成る垂直面まで延びている。トレイ上には複数の蒸気―液体接触デッキを有する。中央バッフルは、複数の降流管の少なくとも２つの間に延び、接触デッキの少なくとも１つに交差している。
【００１５】
本発明のさらなる形態は、少なくとも１つの中央に配置された降流管をもつ蒸気―液体接触トレイと、各中央降流管を通って、傾斜した降流管バッフルをもつ次のトレイ方向に流れる液体のための垂直方向流路を画定する手段と、複数の蒸気―液体接触デッキから構成される。穿孔プレートから成る気泡プロモータはトレイ上に位置し、液体を傾斜降流管バッフルから接触デッキの１つに誘導する。中央バッフルは、複数の降流管の少なくとも２つの間に延び、接触デッキの少なくとも１つに交差している。
【００１６】
本発明の一層さらなる形態は、複数の蒸気―液体接触デッキと、トレイの外周に隣接する２つの側方降流管から構成される。各側方降流管は液体受け入れ部と液体分散部を有し、受け入れ部は液体を分散部に誘導する。液体分散部の上には、上方の側方降流管から流れてきた液体の液体分散部への浸入を阻止するための蓋が取り付けられている。また、蓋は、液体分散部に存在する蒸気をトレイ周囲の外側にある蒸気流路に誘導する。
【００１７】
本発明のさらなる形態は一般に外周が円形である蒸気−液体接触トレイからなり、このトレイは少なくとも１つの中央に配置された降流管と複数の蒸気−液体接触デッキとトレイの外周に近接している２つの側方降流管を含んでいる。各側方降流管は液体受け入れ部と液体分散部からなり、受け入れ部が液体を分散部に向ける。中央バッフルは２つの側方降流管の間に延び、そして接触デッキの少なくとも１つと交差している。中央バッフルは側方降流管のそれぞれと近接する屈曲部を含んでおり、屈曲部は液体受け入れ部の大きさを増大させている。
【００１８】
さらに、本発明は蒸気−液体接触トレイで用いる中央降流管を含み、中央降流管は第１の部分と第２の部分のほぼ鏡像である第２の部分を有する。第１と第２の部分は、それぞれ第１の細長い側壁と、前記第１の側壁より短い垂直距離で前記接触デッキの下に延びる第２の細長い側壁と、第１の細長い側壁と交差する底板と、第２の細長い側壁から延びた傾斜降流管バッフルと、拡張フランジから成る。中央降流管の第１と第２の部分は組み合わせられており、それぞれの拡張フリンジのそれぞれが相補的な傾斜降流管バッフルおよび第２の細長い側壁と重なり合っている。１つの具体的な実施の形態において、第１と第２の部分は単一シートの素材で構成されている。中央降流管はさらに、第１と第２の部分の第１と第２の細長い側壁間に交差した支柱を有する構成であってもよい。
【００１９】
本発明の前記の特徴と利点およびその他の特徴と利点、さらにそれらを実現するための方法は、本発明のいくつかの実施例に関する以下の説明を添付の図面と併せて参照することで明らかとなり、より理解されるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
（発明の詳細な説明）
図１に、本発明による蒸気−液体接触トレイを複数台有する蒸気−液体接触装置の一例を示す。このトレイの詳細を以下に説明する本発明の実施の形態に開示する。カラム10は円筒形内室11、上部12、底部14、及び複数の外周が円形の蒸気−液体接触トレイ16を有している。上部12は室11から蒸気を集めて、液体を室11に供給する。ある種の応用例では、上部12は蒸気を濃縮し、得られた液体の一部を室11に供給される液体に加える濃縮装置と流体連通している。底部14は室11から液体を集めて、蒸気を室11に供給する。上部12と同様、継続分留などのある種の応用例では、底部14は液体の一部を供給される蒸気に加えられる蒸気に変えるリボイラと流体連通している。カラム10は１つ以上の中間フィードを含んでいる場合もあり、その場合、そのフィードの上方にいくつかのトレイ16、そしてフィードの下方にいくつかのトレイを有するカラム10の中央に、液体あるいは蒸気混合物が加えられる。各トレイは接触デッキ18、少なくとも１つの降流管20、そして少なくとも１つの傾斜した降流管バッフル22を有している。
【００２１】
図２及び図３に示す本発明の１つの特殊な実施の形態は、それぞれ１つの中央降流管102と、２つの側方降流管104を有する複数の並流複数降流管分留トレイ100を有している。各降流管102及び104の間で、各トレイ100は穴あきデッキ106の形状の活動領域を含んでいる。このデッキ106は中央バッフル108で二分されている。
【００２２】
中央降流管102は側壁110、底板112、減勢デッキ114、及び流入口堰116を含んでいる。平らで水平方向の底板112は側壁110の間に延びている。中央降流管102内に蓄積される液体の出口として、多数の開口部118が底板に設けられている。底板112の目的は液体流を十分に遅延させて、中央降流管102の底部が液体によって蒸気の上昇通路に対して動的に遮断されるようにしている。これらの開口部は円形でも、正方形でも、いずれかの方向が長い、つまりは中央降流管102の幅あるいは長さ方向が長めの長方形であっても差し支えない。上向きの蒸気流に対する降流管の遮断は他の構造で行うこともできる。この減勢デッキには穴は開いておらず、従って非活性で、各中央降流管102の流入口の直前に対置された領域である。流入口堰116と減勢デッキ114の組み合わせは、中央降流管102の流入口近くに泡に対して蒸気を加えない領域を提供することでピンチングを防止する上で役立つ。
【００２３】
中央降流管102は図示されないサポート・リングなどの、カラム壁の内部表面に溶接された通常の手段によって支承することもできる。このデッキ106は、例えば、側壁に溶接された山形鋼とカラム壁に溶接されたサポート・リングで支承することもできる。中央降流管102及びデッキ106は、それらの支承部材にボルト、留め金その他の手段で固定されて、それら中央降流管102及びデッキ106が作動中所定位置に保持されるようにしてもよい。この中央降流管102はトレイ100のための主要支承部として作動することができるが、かなり大型のトレイの場合は、追加的な支承手段を含むようにしてもよい。さらに、強化された中央降流管を用いることもできる。
【００２４】
傾斜バッフル120は中央降流管102の底部と、そのすぐ下側の中央降流管102の上部との間に配置されている。この傾斜したバッフル120は液体が１つのデッキ面106から別のデッキ面に水平方向に移動しないような状態で降流管102の間に延びている。１つの中央降流管102を下降していく液体は次の下側の中央降流管102内に落ち込まないようにされ、そして、水平方向でデッキ106を横断して、図３に示す側方降流管104か、あるいはさらに別の降流管102などの別の降流管に向けられて次のトレイに進むようにする必要がある。本実施の形態では、２つの傾斜バッフル120が各中央降流管102の流入口を覆っている。この傾斜バッフル120は反対に傾斜したデッキ部分106に液体を送る面を有しており、液体が矢印の方向に流れるようになっている。この実施の形態では、トレイ100の一方の側の傾斜バッフル120がすべて同じ方向に傾斜しており、カラムの他方の側（他の半分）の傾斜バッフル120が反対側を向いている。従って、液体はいずれのトレイ100でも２つの側で反対方向に流れるが、各トレイ100の一方の側でのすべてのデッキ領域106では同じ方向に流動する。穴の開いた貫通防止あるいは分散堰122を各傾斜バッフル120の底部に配置してもよい。本実施の形態では、分散堰122は水平方向に対して０−90度の範囲で傾斜しており、45度の傾斜が好ましい。
【００２５】
側方降流管104はトレイ100の側での流体取り扱いをより容易にするために設けられている。降流管104のそれぞれは、受け入れ部124と分散部126を有している。受け入れ部124は側方堰128と穴が開いておらず、傾斜した、そして液体を分散部126の方に向かわせるような向きを有する底板130を含んでいる。この分散部126は前述したような底板112と中央降流管102を含んでいる。傾斜したバッフル120と分散堰122は分散部126の下側に配置されている。
【００２６】
デッキ106は穴が開いており、蒸気がデッキ106を通じて流れ、デッキ106上で流体と接触するようになっている。穴は均等な間隔を置いた円形の穴、及び多数の蒸気誘導スロットなど、色々な形状をしていてよい。これらのスロットは、これらのスロットを通じ、デッキ106を通じて上方に流れる蒸気がトレイ上の液体あるいは泡に対して最も近い排出降流管の方向に押す力、あるいはモーメントを付与する。従って、泡がより急速に降流管手段内に入り込み、トレイ上での泡の高さが減少する。より重要なことは、適切な傾斜を設けた構成で、液体がデッキ106を横断して降流管手段内に均等に流れ込むことである。これらのスロットとその機能は、米国特許第4,499,035に述べられているものと類似しており、この特許は参照により、本明細書に組み入れられる。B.Williamsらに対する米国特許第3,417,975は、円形の穴と流動方向付けスロットの両方を有するデッキ部材の一部を示している。この特許も、流動方向付けスロットの設計及び仕様を教示しているので、本明細書に組み込まれる。
【００２７】
図４Ａはデッキ106内部の別の流動開口部を示す図である。デッキ106は開口部132内に弁130を有している。図４Ｂはデッキ106を押し出し、あるいは押すことによって作られるベンチュリ・タイプ開口部132'を有する別の流動開口部である。弁130はデッキ106のベンチュリ・タイプ開口部132'に挿入される。
【００２８】
各降流管の中点に、中央バッフル108が全体トレイ面の各デッキ領域106から立ち上がっている。この中央バッフル108は多数の接続板あるいは単一の板で形成することができる。この中央バッフル108はその中央バッフル108の両方の側に存在している液体と泡が混合するのを防ぐ役割をしている。この中央バッフル108は次の上側のトレイの下まで短い距離で終端しており、圧力及び蒸気流を均衡させる空隙を提供している。中央バッフル108はオプションとして、次の実施の形態で図９Ａ及び９Ｂを参照して述べるように、デッキの中央に、降流管から離れて均衡部を含むこともできる。
【００２９】
図２及び図３で分かるように、側方堰128は中央降流管102への流入口と組み合わされた流入堰116と比べてかなり短い。このことは、降流管102の流入口に対してより側方降流管104の流入口に対してより近いデッキ106上に液体がよりたくさん蓄積されてしまうので、トレイ100の容量を制限してしまう可能性がある。図５に示すように、後退翼付き側方堰128'、後退翼付き中央バッフル108'、あるいはその両方が受け入れ部と分散部とに不均等に分割されている側方降流管と協働して側方堰の長さを増大させており、それによって側方降流管104と中央降流管102間の堰負荷の差を少なくしている。同様に重要なことは、後退翼付き堰128'及び後退翼付き中央バッフル108'を用いることにより、側方降流管104の入り口スペースが増大し、それによって、降流管のチョーキング傾向が減少する点である。側方降流管104の容量は増大されて、中央降流管102の容量とほぼ等しくなる。図３に示されているように、カラム壁が側方降流管の側壁として機能するようにしてもよい。他の実施の形態で、２つの側壁が分散部及び／又は受け入れ部を画定しており、それら側壁の１つがカラムの形状と一致していてそれと噛み合っているか、あるいは間隔を置いて配置されている構成としてもよい。
【００３０】
図６及び図７に示されている本発明の第２の実施の形態は、少なくとも１つの中央降流管202を有するトレイ200を含んでいる。各中央降流管202は側壁210a、短めの側壁210b、底板212、デッキ206の上方の側壁210bの部分で形成される流入堰216、液体均衡ボックス234及び貫通防止堰222を有する傾斜バッフル220を含んでいる。底板212は中央降流管202内部に蓄積する液体の出口となる開口部218を含んでいる。この実施の形態で、傾斜バッフル220は１つの側壁210bに組み込まれて、中央降流管202への流入口の上方に追加的な体積を提供する、傾いた降流管を形成している。短くされた側壁210ｂがデッキの下方に延長することは、トレイの長さを改善したり、デッキを支える上で役立つ。しかしながら、短くされた側壁210bをデッキの下方に延長する必要はない。従って、第１の側壁をデッキの下側に延長させて、第２の側壁をデッキの下側に延長しない場合、第２の細長い側壁がデッキの下で延びている距離が第１の細長い側壁より短くなければならないという、この実施の形態の必要条件は依然として満たされている。追加的な体積は、図２及び３に示すような減勢デッキ114を必要とすることなく流入口上の液体及び泡の流れのピンチング（かみ込み）を防止してくれる。液体均衡ボックス234は中央降流管202の中央に配置してもよく、各中央降流管202の異なった方向に傾いている２つの部分間の流体連通をより容易にする。この特徴は、中央降流管202の一方の側の液体入力あるいは出力が反対側と比べてより高い場合に、液体流の均衡を促進してくれる。デッキ部分206は前の実施の形態で述べたデッキ部分106と同様である。さらに、中央バッフル208は前の実施の形態で述べた中央バッフル108と同様である。図示しない別の実施の形態で、中央バッフルは少なくとも１つの降流管を超えてトレイの外周の方向に延びている。中央バッフルがこのように延びていることで、トレイの外周近くに配置されているデッキ上でのより均一な均衡時間が可能になる。
【００３１】
第１の実施の形態に述べられているように、トレイ100をさらに支えるために強化された中央降流管を用いることもできる。この中央降流管は接触トレイ200の支承の大部分を引き受けることができ、中央降流管をより少なくしてもトレイの効率が増大されるので、強化された中央降流管が必要となる可能性がある。強化された中央降流管202は、図８Ａ及び図８Ｂに示すように、２つの部分で（つまり、１つは一方向に傾いた傾斜バッフル220、他方は反対側に傾いたもの）で構成することもできる。各部分はほとんどの場合単一のシートを切断し特定の形状に折り曲げることで作られる。従って、結合部分はほとんどない。これらの部分はそれぞれ短縮された側壁210b及び反対側の傾斜バッフル220と重なっているフランジ254を有しており、協働して、それら２つの部分間の強力な結合部を形成すると同時に、それらの降流管部分の間の液体移送をより容易にする修正液体均衡ボックス234を形成している。フランジ254は２つの降流管部分間の結合部にかかる応力を分散させ、さらに、液体流のためのいくつかのスロット256を含んでいる。穴は高応力領域の近くには配置されない。この強化された中央降流管202の上端は強度を高めるために折りたたまれ、溶接されている。さらに、降流管の横方向の安定性を増大させるために交差ブレース258を含むようにして、降流管の強度を増大させることもできる。かなり大型の接触トレイ（例えば直径16フィートなどのもの）を有するある種の実施の形態では、デッキ206を支えると共に追加的な降流管がトレイ効率に及ぼす可能性のある逆効果を制限するために、構造用Ｉビームを用いてもよい。
【００３２】
トレイ200の側面を回る液体の流れを改善し、トレイの容量を増大させるために、第３の実施の形態では最初の２つの実施の形態が組み合わされている。図９Ａと図１０に多重降流管トレイ300を示す。トレイ300は少なくとも１つの降流管302を含んでおり、それぞれの構造は中央降流管202及び側方降流管304の構造と類似している。側方降流管304はその構造がピンチングを減らすための傾いた側面を含むことができる点を除いて、側方降流管104と類似している。より具体的には、トレイ300は液体均衡ボックス334を有する中央降流管302と、側方降流管304、デッキ306、そして第１の実施の形態で述べた中央バッフル108'と類似した後退翼付き中央バッフル308'を含んでいる。トレイ300は、図１１Ａに示されている直線状の中央バッフル308を含むこともできる。中央降流管302は、側方降流管304と同様、貫通防止堰322を有する傾斜降流管バッフル320を含んでいる。中央降流管302と側方降流管304は底板312と開口部318も含んでいる。側方降流管304はさらに、受け入れ部324と分散部326も含んでいる。
【００３３】
中央バッフル308'は図９Ｂに最もよく示されているように等化部350も含んでいる。この等化部350は後退翼付き中央バッフル308'で分割されたデッキ306の両側間を流れる液体流が均衡できるようにする。この等化部350は、液体がデッキ306の大部分を通じて流れることなく、流出口から流入口まで流れてしまう短絡流路を形成しないように、降流管の流入口及び流入口から離して配置されるべきである。さらに、蒸気−液体混合物は降流管から離れたデッキ306の中央のバッフル308'の両側でほぼ同様であるが、降流管に近い領域はバッフル308'のそれぞれの側で異なった蒸気−液体組成を有している。特に、バッフル308'の一方の側は降流管の流出口に近接しているのに対して、バッフル308'の別の側は降流管に流入口に近接している。等化部350は線形中央バッフル308と組み合わせて用いることもできる。
【００３４】
蒸気は泡状の液体と共に受け入れ部324に入る。従って、チョーキングを防ぐために分散部326に蒸気のための流出路を含む必要がある場合もある。図１０に示すように、分散部326の上方の流出路は液体の侵入を防ぎ、蒸気を側方降流管とトレイの外周の間、つまりカラムの内壁に沿った方向に導くための側壁351を含むことが必要な場合もある。流出路はカラムの外壁に沿ってカラムの最上部まで続いてもよいし、あるいは蒸気を上側と例のデッキ部分306の下方に排出するようにしてもよい。受け入れ部の液体の流動モーメントを減少させるためにモーメント減衰装置352を側方降流管の分散部に取り付けるようにしてもよい。
【００３５】
図１１Ａ及び図１１Ｂに示す側方降流管304の１つの変形例では、分散部326の最上部が平坦な板336で密封されており、液体が上側の降流管から短絡して流れ込むのを防いでいる。さらに、中央バッフル308は平板336と協働して、平板336上に滞留した液体が受け入れ部324に流入するのを防いでいる。穴の開いた分散堰340を下方分散部の平板336の隣の分散部326の下側に含めるようにしてもよい。あるいは、分散堰340の代わりにバブル・プロモータ342を含む構成でもよい。
【００３６】
分散部326の下側の活性領域を最大化するためのさらなる方法を図１２に示す。第１の手段は分散部326の下側に一定の角度で配置された穴あき板344を含んでいる。デッキ306と分散部326との間の空隙345による、蒸気は板344の下側に入り込み、板344を通過して、上側分散部から板344上に沈積される液体と混合できるようにしている。あるいは、板344と類似した穴あき平板346が傾斜バッフル320と協働して用いられる。さらに別の例として、スロット、ルーバー及び／又はバルブの組み合わせを有する穴あき板348が用いられる。活性領域はさらに中央降流管302の流出口の下側に、空隙345を設けてバブル・プロモータ342を含むことによっても増大することができる。バブル・プロモータは流出堰343を含んでいてもよい。あるいは、バブル・プロモータ342'を中央降流管302の流出口の下側に配置してもよい。バブル・プロモータ342'は空隙345を含んでおらず、接触デッキ306のバブル・プロモータ342'の下側の部分は、デッキ306の他の部分と比較して分流用の穴が多いので、バブル・プロモータ342'によって覆われるデッキ306の総開放面積は、バブル・プロモータ342'の最上部の傾斜した穴あき板の総開放面積と等しいか、あるいはそれより大きい。こうした代替方式は加工と取り付けをより容易にしてくれる。
【００３７】
図１３は異なった傾きを有する傾斜バッフル320と異なった分散堰322を有する分散部326を示している。この傾斜バッフル320は分散部326上方の体積を増大させて、蒸気の排出を改善し、中央降流管302に組み合わされた傾斜バッフルと同様、降流管のチョーキングを減らす。線Ａを参照すれば、側方降流管304の受け入れ部324と分散部326は色々な深さで設計して降流管の容量を増大させることができることが分かるであろう。
【００３８】
図１４は底板312をなくし、その代わりに分散部326のすぐ下の傾斜バッフル320のごく近くまで延びているいくつかの異なった分散部326を示している。側壁は液体が分散部から逃げられるようにすると同時に、蒸気が側方降流管304に入り込まないようにするために、バッフル320の上方に小さな空隙を残すようにしている。
【００３９】
前述した方法はいくつかの利点を有しているが、特定の応用例で、単に分散部326の面積を増やすだけでトレイ300の活性部分を増大させるという利点を示す可能性がある。
【００４０】
ピンチングの問題は、図１５に示す方式でも解決することができる。蒸気−液体接触トレイ400は少なくとも１つの段差付き中央降流管402と、複数の段差付き側方降流管404を含んでいる。これらの段差付き降流管は段差付き側壁410を含んでおり、この段差付き側壁410は下側の降流管への流入口上方の体積を、傾斜バッフル420を垂直方向に延長する以上に拡大する。
【００４１】
トレイ500は、図１６に示すように、中央降流管502の別の変形例を含んでいる。側壁510は降流管の両側が傾いているか、あるいは段差が付けられていて、デッキ部分の体積がさらに増大している。
【００４２】
なお、いくつかの図では同じカラムでもそれぞれのトレイの設計が異なっているが、１つのカラムで、あるいは１つのカラムの１つの場所で同じ設計のトレイを用いることが期待される。同様に、ほぼ円形の接触トレイが示され、説明されているが、多角形など他の形状の使用も考えられる。
【００４３】
並流多重降流管のいずれの部分の物理的なサイズもそのトレイを用いたあらゆる操作を想定して経験を積んだ設計者が選択すべきである。垂直方向で隣接したトレイ間の間隔は、通常は20−91センチメートル（８−36インチ）の範囲であり、好ましくは30−61センチメートル（12−24インチ）の範囲である。デッキ領域の総開放面積は、通常は５−20パーセントの範囲である。ふるい用の穴あるいはスロットが付いたデッキの場合、円形の穴の通常の直径は0.3−2.6センチメートル（1/8−1.0インチ）の範囲である。通常は、0.47−0.64センチメートル（3/16−1/4インチ）の穴サイズが好ましい。スロットによって提供される開放面積はデッキの面積の0.25−５パーセントの範囲である。デッキの一般的な厚みは0.19センチメートル（0.075インチ）から0.34センチメートル（0.14インチ）の範囲である。
【００４４】
中央降流管の長方形流入口開口部は通常６−25センチメートル（2.5−10インチ）幅である。第１の側壁の水平な最上部からその第１の側壁の底部までで測定した降流管の高さは、通常は２つの隣接トレイ間の間隔の40−80％である。これには第１の側壁がデッキの上方、あるいは下方に延びる長さも含まれる。従って、降流管の高さは最も高い側壁の全長と同じである。２つの隣接したトレイ間の間隔とはそれら２つのトレイのデッキ間で測定した垂直距離を意味している。デッキより上の中央液体／蒸気バッフルの高さは通常、２つの隣接したトレイ間の間隔の約50−90パーセントである。これら中央降流管の幅はその長さに応じて異なっていてもよい。側方降流管は、いくつかの実施の形態では、その最も高い位置での流入面積が中央降流管の最上部流入領域と同じになるようなサイズとなっている。
【００４５】
具体的な実施の形態を参照して、本発明について前に説明したが、当業者であれば、トレイは前に開示した要素を組み合わせることによって設計でき、種々の変更を行ったり、発明の範囲から逸脱せずにそれらの要素を同様のもので代替させることも可能であることは、理解できるであろう。さらに、本発明の範囲から逸脱せずに、本発明の教示に従って特定の状況や材料に合わせて修正を行うことも可能である。
【００４６】
従って、本発明は、本発明を実施するための最良の形態として開示された特定の実施の形態だけに限定されるものではなく、本発明は添付特許請求項の範囲と精神内でのすべての実施の形態を含むものである。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明による複数の蒸気−液体接触トレイを有する蒸気−液体接触カラムの概略図である。
【図２】本発明による並流他段降流管分留トレイの第１の実施の形態に関する概略平面図である。
【図３】図２による並んだ分留トレイの概略断面図である。
【図４Ａ】浮動弁の概略図である。
【図４Ｂ】浮動弁の概略図である。
【図５】図２による側方後退堰と屈曲した中央バッフルを有する前記トレイの概略平面図である。
【図６】本発明による並流多段降流管分留トレイの第２の実施の形態に関する概略平面図である。
【図７】図６による並んだ分留トレイの概略断面図である。
【図８Ａ】強化した中央降流管の下方等角図である。
【図８Ｂ】図８Ａによる強化した中央降流管の上方等角図である。
【図９Ａ】本発明による並流多段降流管分留トレイの第３の実施の形態に関する概略図である。
【図９Ｂ】本発明による並流多段降流管分留トレイの第３の実施の形態に関する概略図である。
【図１０】本発明による並流多段降流管分留トレイの第３の実施の形態に関する概略図である。
【図１１Ａ】本発明による並流多段降流管分留トレイの第３の実施の形態に関する概略図である。
【図１１Ｂ】本発明による並流多段降流管分留トレイの第３の実施の形態に関する概略図である。
【図１２】本発明による並流多段降流管分留トレイの第３の実施の形態に関する概略図である。
【図１３】本発明による並流多段降流管分留トレイの第３の実施の形態に関する概略図である。
【図１４】本発明による並流多段降流管分留トレイの第３の実施の形態に関する概略図である。
【図１５】本発明による並流多段降流管分留トレイのさらなる実施の形態に関する概略断面図である。
【図１６】本発明による並流多段降流管分留トレイのさらなる実施の形態に関する概略断面図である。
【符号の説明】
【００４８】
200  蒸気−液体接触トレイ
202  降流管
206  蒸気−液体接触デッキ
210a  第１の側壁
210ｂ  第２の側壁
212  底板
220  傾斜バッフル
【００４９】
参照番号は、各図面を通じて対応する部品を示すものである。実施の形態は本発明による様々な実施の形態であるが、いかなる意味でも、本発明の範囲を限定するものとして解釈してはならない。
【図１】
2008542017.tif 000003
【図２】
2008542017.tif 000004
【図３】
2008542017.tif 000005
【図４Ａ】
2008542017.tif 000006
【図４Ｂ】
2008542017.tif 000007
【図５】
2008542017.tif 000008
【図６】
2008542017.tif 000009
【図７】
2008542017.tif 000010
【図８Ａ】
2008542017.tif 000011
【図８Ｂ】
2008542017.tif 000012
【図９Ａ】
2008542017.tif 000013
【図９Ｂ】
2008542017.tif 000014
【図１０】
2008542017.tif 000015
【図１１Ａ】
2008542017.tif 000016
【図１１Ｂ】
2008542017.tif 000017
【図１２】
2008542017.tif 000018
【図１３】
2008542017.tif 000019
【図１４】
2008542017.tif 000020
【図１５】
2008542017.tif 000021
【図１６】
2008542017.tif 000022
【国際調査報告】
2008542017.tif 000023
2008542017.tif 000024