(57)【要約】  本発明は、分離カラムにおける供給分配装置及び作動方法に関する。特に、本発明は、カラム上流での供給流が実質的に液相、または気体と液体の混合物であって、供給物質が蒸発する、またはそれがカラムに流入する前あるいは流入する際に蒸発する蒸留カラムに関する。より詳細には、供給分配装置は、１つまたは複数の開口部を有し、この開口部によって、供給物質がカラムに流入する前あるいは流入する際に蒸発することが可能になり、この開口部が作動中臨界状態に維持されるようになっている。本発明の供給分配装置を実施することによって、大きな利点がもたらされる。【特許請求の範囲】
【請求項１】
供給分配装置を備えた接触カラムセクションであって、
少なくとも部分的に液体である供給物質を前記供給分配装置に導入する供給流路口と、この供給流路口と接触カラムとの間に設けられるとともに断面積を有するチャンバーと、供給流を閉塞状態にすると同時に、前記接触カラムのセクション内部に流入する前に少なくとも部分的に蒸発させる手段と、を有する接触カラムセクション。
【請求項２】
接触カラム用の供給分配装置であって、
供給流路口と接触カラムとの間に設けられるとともに断面積を有するチャンバーと、供給流を、閉塞状態にすると同時に、前記接触カラムのセクション内部に流入する前に少なくとも部分的に蒸発させる手段と、前記供給分配装置を前記接触カラムの外部に取り付ける手段と、を有する供給分配装置。
【請求項３】
閉塞手段が、前記チャンバー内で、前記供給流路口と前記接触カラムのセクションの内部との間の箇所にある隔壁であり、この隔壁が１つまたは複数の開口部を備え、各開口部が、この開口部を流れる供給流を、閉塞状態にすると同時に、少なくとも部分的に蒸発させるよう選択された開放面積を有する請求項１または２に記載の接触カラムセクション。
【請求項４】
前記隔壁が前記接触カラムのセクションの外壁の一部である請求項３に記載の接触カラムセクション。
【請求項５】
閉塞手段が、前記供給物質に対する圧力上昇を、液体の水頭或いは液体の水頭及び蒸気混合物によって引き起こす装置である請求項１または２に記載の接触カラムセクション。
【請求項６】
前記供給分配装置が、密封された１つの分岐管を備えた曲管やＴ字形接合部のような管継手、または、前記供給流路口を、前記接触カラムに取り付けた前記チャンバーの端部よりも低い高さにする類似の装置である請求項５に記載の接触カラムセクション。
【請求項７】
前記チャンバーの断面積が前記供給口の断面積よりも大きい請求項１〜６の何れか一項に記載の接触カラムセクション。
【請求項８】
前記チャンバーが、前記接触カラムの前記外壁の一部を少なくとも部分的に包囲する請求項１〜６の何れか一項に記載の接触カラムセクション。
【請求項９】
前記チャンバーが前記接触カラムセクションの外周を完全に包囲し、閉塞手段が前記チャンバーと前記接触カラムセクションの内部との間に配設された複数の開口部であり、各開口部が、この開口部を流れる供給流を、閉塞状態にすると同時に、少なくとも部分的に蒸発させるよう選択された開放面積を有する請求項８に記載の接触カラムセクション。
【請求項１０】
前記接触カラムセクションの上方または下方、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、または吸着のためのものである請求項１〜９の何れか一項に記載の接触カラムセクション。
【請求項１１】
前記供給分配装置が前記接触カラムセクションの内部の外側に位置する請求項１〜１０の何れか一項に記載の接触カラムセクション。
【請求項１２】
前記供給分配装置が、前記接触カラムセクションの内部を形成する接触カラムセクションの外壁に取り付けられている請求項１１に記載の接触カラムセクション。
【請求項１３】
さらに、少なくとも１つの追加供給分配装置を有する請求項１〜１２の何れか一項に記載の接触カラムセクション。
【請求項１４】
接触カラムセクションを操作する方法であって、
液体または少なくとも部分的に液体である供給物質を、供給口を介して、前記接触カラムセクションの外壁に取り付けた供給分配装置に供給する工程、及び、前記供給物質を、これが閉塞状態において前記供給分配装置の閉塞手段を通過する際に、少なくとも部分的に蒸発させる工程を有する方法。
【請求項１５】
前記供給分配装置が請求項１〜１３の何れか一項に記載されたものである請求項１４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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】
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つの基準要件は、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つの基準要件は、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】
産業上の慣例の１つは、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を用いて、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。この上流の装置を出て、通常はパイプを介してカラムを流れる供給流は、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。
【０００５】
パイプを大径にすることは、カラムの供給流セクションを高くする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、費用もより嵩むことになる。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。
【０００６】
しばしば、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。制御弁によって、圧力低下の大部分が容易になる。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。
【０００７】
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（McGraw-Hillによる出版物、ISBN 0-07-034910-X）の図２．２ｊ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。
【０００８】
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。
【０００９】
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。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。
【００１０】
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。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
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。
【００１２】
本発明の目的は、内部の１つまたは複数の任意の位置において、供給流の急速気化を実質的に可能にする分配供給装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明のいくつかの実施例では、任意の急速気化位置は、供給分配装置内部、及び、接触装置カラムの外壁の外部にある。ある実施例においては、これは、一部は、供給流の圧力を前記位置まで十分に高い圧力に維持することによって達成される。この圧力維持は、ある実施例では、急速気化または蒸発が起こる供給分配装置内で十分に圧力が低下した状態で開口部を設けることによって達成される。より詳細には、供給流の急速気化は、供給流が開口部を流れ、開口部を流れる供給流が閉塞（または臨界）状態にある場合に起こる。
【００１４】
さらに、ある実施例における本発明の目的は、他の供給分配装置による、あるいは供給分配装置がない場合の分配と比較して、供給物質の急速気化によって生成される気体を、供給物質位置から上方の分離セクションの断面積に沿って、より均等に分配することにある。
【００１５】
また、本発明のある実施例におけるさらに別の目的は、供給物質のより均等な分配のみにおいても、あるいは組み合わせにおいても、供給分配装置を用いて、供給物質が供給位置の上方の分離セクションに導入される際に、供給物質から急速気化される気体の少なくとも一部の局所的な速度の最大値を減少させることにある。
【００１６】
本発明のある実施例におけるさらなる目的は、供給物質の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の分離セクションからの気体との均一な理想的な混合を容易にすることにある。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】蒸留カラムの概略図である。
【図２Ａ】開放型円錐形供給分配装置を備えたカラムのセクションの平面図である。
【図２Ｂ】図２Ａのセクションの側面図である。
【図３Ａ】分割型円錐形供給分配装置を備えたカラムのセクションの平面図である。
【図３Ｂ】図３Ｂのセクションの側面図である。
【図４】円錐形供給分配装置を備えたセクションの側面図である。
【図５】開放型円錐形供給分配装置を備えたカラムの下部セクションの側面図である。
【図６Ａ】外壁５０を備えたカラムのセクション、及び、前記カラムの外壁を包囲するタイヤ状チャンバー５２を備えた供給分配装置の実施例の平面図である。
【図６Ｂ】外壁５０を備えたカラムのセクション、及び、前記カラムの外壁を包囲するタイヤ状チャンバー５２を備えた供給分配装置の実施例の平面図である。
【図６Ｃ】図６Ｂのカラム及び供給分配装置のＡ−Ａ線に沿った切り欠き側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
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、２つ以上の標準工程（つまり、蒸留と吸着）の組合せの接触カラムもある。さらに、パックドカラム及びトレイ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。
【００１９】
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、真空生成システムは省略する。
【００２０】
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包囲する接触装置カラム１０の側壁を示している。カラム１０の外側には供給分配装置１４が取り付けられている。供給分配装置には、流路１２から供給物質１５が供給される。
【００２１】
供給分配装置は、この供給分配装置内において、供給流がカラムに流入する前のある時点で臨海（閉塞）状態にあるように形成される。例えば、少なくとも部分的に流路１２における流体カラムの流動摩擦及び低い高さのために、供給物質の圧力が低下すると、供給流は大量に蒸発する。供給分配装置１４の断面積は、形成された２相混合物が通過できるように選択されたものであり、この断面積は比較的小さいため、流れが閉塞されることになる。この閉塞によって、供給分配装置によって達成可能な最大流量が設定される。
【００２２】
実際には、供給物質１５は、通常運転中、質量流量及び第１圧力で流路１２を流れる。接触カラムは、第１圧力よりも低い第２圧力に維持される。供給物質が供給分配装置を出ると、圧力差に基づいて、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（単一の開口部が図２、４、５に、複数の開口部が図３及び図６に示されている）からカラムに流入し、供給分配装置１４の内部のある時点で供給流は臨界（閉塞）状態になる。
【００２３】
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、閉塞現象のため、それ以上の供給物質が、供給分配装置１４を通過す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、供給分配装置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、供給分配装置１４を流れる供給流が、臨海、つまり閉塞状態にあると見なされる。
【００２４】
従って、供給流路装置の総断面積は、装置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。この総断面積は、設備ごとに異なり、特に各設備における作動条件、例えば、作動質量流量、作動温度範囲、作動圧力範囲、流れ特性などに応じて機能するよう選択される。総断面積は、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。
【００２５】
供給流が臨海（閉塞）状態にあるとき、最大流量を増加させる唯一の手段は、総断面積を増大させるか、第１圧力を上げるかである。
【００２６】
供給物質流１５は、接触カラムの壁部１０の外側にある供給分配装置１４に流入する。図２Ａ及び図２Ｂに示す本実施例では、供給分配装置１４は、ほぼ円錐形または台形である。供給分配装置１４は、供給流路１５とカラム１０との間に拡張チャンバーを有している。拡張チャンバーの断面積は、供給流路１２の断面積よりも大きくなっている。形状はほぼ円錐形／台形として示されているが、当業者であれば、本発明の範囲を逸脱しないものであれば、種々の規則的及び不規則の形状であってもよいことを認識するであろう。
【００２７】
供給分配装置は、排気塔とともに用いてもよいし、及び／または、当業者にとって周知の他の装置とともに用いてもよい。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２６が供給セクションを通過するようにしたもの、及び／または、供給分配装置及び／または上方の分離セクション（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。
【００２８】
本実施例では、供給物質をカラムに導入するために単一の供給流路１２に接続された単一の供給分配装置を示しているが、１つまたは複数の供給分配装置及び流路アセンブリを別途設けて、カラムのセクションに１種または複数の供給物質を導入するようにしてもよい。さらに、単一の供給分配装置に、１つ以上の供給流路によって供給してもよい。
【００２９】
供給分配装置の開口部の大きさ及び数と、拡張チャンバーの大きさ及び形状は、供給分配装置１４の内部の供給物質が大量蒸発が発生する時点に達するまで、この供給物質がほぼ液相に維持されるように選択される。供給分配装置のこのような特徴はまた、分配装置１４への供給物質に微量の気体／蒸気が含むことができるようにも設計及び選択することができる。
【００３０】
稼動維持コストを最小限にするために、供給流路１２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、少なくとも部分的に、例えば、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。供給分配装置１４の総断面積の寸法及び配置を適切に選択することによって、装置内及び接触カラムセクション前の任意の位置での供給物質の蒸発が可能になる。
【００３１】
図２Ａ及び図２Ｂは、接触カラムの中央部に設けられた供給分配装置の実施例を示している。図２Ｂには、供給分配装置１４の下方に、液体分配器２１及び分離手段２２、例えば充填層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２６を放出する。接触カラムへの供給口が図示するように設けられている場合は、排気塔トレイ及び排気塔（図外）を追加すると好都合である。気体流２６は、排気塔を流れ、最終的には上部分離セクションに達する。供給口の上方には、分離手段２０、例えば充填層を備えた上部分離セクションがある。
【００３２】
本発明の一実施例による供給口を、図３Ａ及び図３Ｂにより詳細に示している。図３Ａは、接触装置カラム内部を包囲する接触装置カラム１０の側壁を示している。カラムの外側には、複数の開口部１８Ａ、１８Ｂ、２４（図示）を有する供給分配装置１４が取り付けられている。供給分配装置には、流路１２によって供給物質１５が供給される。
【００３３】
供給流路装置の主要な特徴は、孔部、例えば１６Ａ及び１６Ｂからカラムに流れる供給流が臨海（閉塞）状態であることである。供給流は孔部１８Ａ、１８Ｂ、２４で閉塞され、この閉塞によって、孔部によって達成可能な最大流量が設定される。
【００３４】
供給物質１５は、質量流量及び第１圧力で、流路１２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、供給分配装置を出ると、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（閉塞）状態になる。
【００３５】
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、閉塞現象のため、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、つまり閉塞状態にあると見なされる。
【００３６】
従って、供給分配装置における各開口部の大きさ、及び、供給分配装置の開口部の総面積は、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、特に各設備における作動条件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。
【００３７】
供給流が臨界（閉塞）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。
【００３８】
供給流１５は、接触カラムの壁部１０の外側で、供給分配装置１４に流入する。図３Ａ及び図３Ｂの本実施例では、供給分配装置１４は、ほぼ円錐形または台形である。供給分配装置１４は、供給流路１５とカラム１０との間に拡張チャンバーを有している。拡張チャンバーの断面積は、供給流路１２の断面積よりも大きくなっている。拡張チャンバーとカラム内部との間に設けられた隔壁１７は、カラム壁部１０の一部であってもよいし、及び／または、供給分配装置１４と一体であってもよい。
【００３９】
本実施例では、隔壁１７は、複数の開口部を有している。図示されるように、供給分配装置１４の上部に向かって２つの開口部１８Ａ、１８Ｂが設けられている。さらに、供給分配装置１４の底部には開口部２４が示されている。開口部の数、その個々の大きさ及び位置は、カラムの特定の作動条件によって変動する。供給分配装置の底部へ向かう１つまたは複数の開口部、例えば２４、によって、チャンバーの底部に堆積した液体が拡張チャンバーから出ることができる。しかし、開口部の寸法は、開口部からの供給流、例えば、１６Ａ、１６Ｂ、２４が閉塞状態にあるようなものでなければならない。
【００４０】
供給分配装置は、排気塔トレイとともに用いてもよいし、及び／または、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２６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（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。
【００４１】
本実施例では、供給物質をカラムに導入するために単一の供給流路１２に接続された単一の供給分配装置１４を示しているが、１つまたは複数の供給分配装置及び流路アセンブリを別途設けて、カラムのセクションに１種または複数の供給物質を導入するようにしてもよい。さらに、単一の供給分配装置に、１つ以上の供給流路によって供給してもよい。
【００４２】
供給分配装置の開口部の大きさ及び数と、拡張チャンバーの大きさ及び形状は、供給分配装置１４の内部の供給物質がカラムセクションに入るまで、この供給物質がほぼ液相に維持されるように選択される。供給分配装置のこのような特徴はまた、拡張チャンバー内の供給物質が微量の気体／蒸気を含むことができるようにも設計及び選択することができる。供給口流は、開口部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閉塞状態に達する。
【００４３】
隔壁１７の開口部は、カラムの壁部１０を切り欠いた孔であってもよいし、隔壁１７を切り欠いた孔、またはカラム壁部に取り付けられたノズルであってもよい。カラムの壁部表面または他の隔壁材料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。孔がノズルの場合は、簡単な構造であっても複雑な構造であってもよく、供給分配装置、隔壁またはカラム壁部と一体的に製造してもよい。あるいは、ノズルを供給分配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、ネジ溝が切られた開口部を支持表面に、また、それに対応するネジ山をノズルに、溶接、接着、配設することなどである。
【００４４】
開口部の大きさ、タイプ、配置は、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。稼動維持コストを最小限にするために、供給流路１２において、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。拡張チャンバーの寸法とともに開口部の寸法及び配置を適切に選択することによって、接触カラムセクションに関して任意の位置での供給物質の蒸発が可能になる。
【００４５】
図３Ａ及び図３Ｂは、接触カラムの中央部に設けられた供給分配装置のある特定の実施例を示している。図３Ｂには、供給分配装置１４の下方に、液体分配器２１と分離手段２２、つまり充填層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２６を放出する。接触カラムへの供給口が、図示するように設けられている場合は、排気塔トレイ及び排気塔（図外）を追加すると好都合である。気体流２６は排気塔を流れ、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、例えば充填層を備えた上部分離セクションがある。
【００４６】
図４は、供給分配装置２３の別の例を示している。この供給分配装置２３では、好ましくは液相の供給流１５を有する供給流路１２が、図３Ａ及び図３Ｂに類似したカラムセクションに接続されている。しかし、供給分配装置２３の拡張チャンバーは、カラム内部に直接開口している。つまり、供給分配装置２３に関しては、供給分配装置とカラム内部との間には、実質的に仕切りがない。
【００４７】
供給分配装置２３は、供給流路１２とカラム内部との間の箇所に隔壁２８を設けている。図面では、隔壁２８は、拡張チャンバーと供給流路１２の接合点に位置している。しかし、隔壁２８は、供給流路１２のわずか内側に位置していてもよいし、供給分配装置２３の拡張チャンバー内で、カラム壁部１０の前の別の位置にあってもよい。隔壁２８は、供給物質３２が蒸発する、またはさらに蒸発して、カラムセクションに流入することを可能にする１つまたは複数の開口部を備えている。
【００４８】
１つまたは複数の開口部３０は、図３Ａ及び図３Ｂの例に関して述べたものと類似のものである。前記開口部の寸法及び位置と隔壁の位置は、供給分配装置２３の拡張チャンバーに流入する供給流３２が臨界（閉塞）状態になるように選択される。
【００４９】
図４はまた、これは、蒸発供給流３２をカラムセクション内でより均等に分配する手段としてプレート２６を示している。このプレートは、蒸発供給流３２が、上部分離セクション２０に沿って均等に、あるいはより均等に分配されるようなものであれば、一枚ものでもあっても、小割板であっても、模様付きのものであっても、格子状であっても、その他の形状であってもよい。
【００５０】
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。供給流が再導入されるセクションの一例を図５に示す。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、実質的になんらかの加熱をすれば蒸発（急速気化）が起こることになる。
【００５１】
図５は、接触装置カラムの内部を包囲する接触装置カラムの側壁４０を示している。カラムセクションは供給流路４６を備えている。供給流４５は、前述したループ、あるいは、例えば再沸器４４で加熱されたあと、カラムに再導入される。図示するように、液体供給物質４３が、接触カラムの底部から取り出されて、流路４２を流れる。その後、この流路は、供給物質４５を再沸器４４に送り、そこで供給物質４５を加熱して、流路４６を介してカラムに向けて送る。供給分配装置４７は、図２Ａ及び図２Ｂの供給分配装置１４について述べたものに類似するチャンバーを備えており、蒸発供給物質４８を再導入する。しかし、供給分配装置は、本発明のどの実施例によるものでもよい。供給口の上方には、分離手段４９、例えば充填層が設けられている。
【００５２】
図６Ａは、供給口５４及び供給流５５を備え、図２及び図３の実施例に類似した拡張チャンバーを有する供給分配装置５６を有する実施例を示している。しかし、この供給分配装置はさらに、接触カラムの外壁５０の外周を包囲するタイヤ状チャンバー５２を有している。タイヤ状チャンバー５２とカラムの内部との間には一連の開口部５８が配設されている。これらの開口部は、図３Ａ及び図３Ｂに関して述べた開口部と同様に機能する。
【００５３】
図６Ｂは、図６Ａと類似の実施例を示しており、供給口５４とタイヤ状チャンバー５２との間に管状接続部を備えている。管状接続部は、供給口５４から連続したものでもよいし、筒状チャンバーでもよいし、タイヤ状チャンバー５２と同一、類似、あるいは異なる径の筒状チャンバー部であってもよい。
【００５４】
図６Ａ及び図６Ｂに示す開口部５８は、接触カラムの外壁１０を切り欠いた孔であってもよい。また、この開口部５８は、供給物質が、蒸発、またはより蒸発しながら、また、閉塞状態にありながら、チャンバー５２から、接触カラムの内部に流入することを可能にするノズル、または他の手段であってもよい。図６Ａの例では、供給物質が開口部５８を介して接触カラムに流入する前に、チャンバー５６内において蒸発が幾分生じるようになっている。図６Ｂの例では、供給物質が開口部５８を介して接触カラムに流入すると、かなりの蒸発が生じるようになっている。いずれの場合にも、開口部５８を流れる供給流は閉塞状態、あるいは臨界状態にある。
【００５５】
図６Ｃは、図６Ｂに示すセクションの切り欠き図である。この切り欠き図では、開口部５８は接触カラムの外壁５０を穿孔した円形開口部として示されている。タイヤ状チャンバーはカラムの左側及び右側に沿って見えている。開口部５８は供給口の真反対に位置している。さらに、図６Ｂ及び図６Ｃから理解される通り、供給物質が供給口からカラム内へ流入する直接の流路はない。従って、カラム壁が隔壁として機能し、供給物質は外周へ偏向されてチャンバー５２を流れる。
【００５６】
実施例では、各開口部の断面積及びすべての開口部の総断面積は、すべての開口部を流れる供給流が閉塞状態にあるように選択される。各開口部の断面積は同一か類似のものである。さらに、開口部の断面積は、カラム壁部の外周において多様なものであってもよい。
【００５７】
また、チャンバー５２はカラムの外周を完全に包囲しているが、完全に３６０度に及ばないものでもよい。つまり、供給分配装置はカラムセクションの外周の一部のみを包囲していてもよい。さらに、チャンバーの形状及びまたは寸法は一定であってもよいし、供給分配装置が包囲する外周に沿って変化していてもよい。チャンバーの大きさ、形状、及び方向は、例えば、タイヤ状チャンバーの後側が、供給口を備えた前側より縦方向に高くなっていたり低くなっていたりしてもよいなど、発明の範囲を逸脱しない範囲で実施することができる。
【００５８】
先に図面を参照して述べた通り、図６Ｃには、カラムの下部から来る供給流６１と、供給分配装置開口部の上方に位置する分離セクション５９が示されている。流入する供給流及び供給流６１の均等及び／または均質混合、及び／または分離セクション５９の表面に沿った供給物質の均等分配を容易にするために、１つまたは複数の装置を、供給口を有する接触カラムのセクション内および外周で使用することができる。
【００５９】
図６Ａ〜図６Ｃのような、あるいはこれに類似した実施例は、比較的小径のカラム、例えば、径が約１メートルのカラムに特に適している。各実施例は、カラムでの配置の一例を示しているが、このカラムの特定の配置や種類に限定されるものではない。
【００６０】
前述した実施例では、蒸発の大半は、開示されたチャンバー及び／または開口部で起こる。しかし、図２Ｂ、図３Ｂ、図４、図５、図６Ｃに示す供給口にある湾曲部内では、少量の、時として相当量の蒸発が起こる。この湾曲部は、前述した供給口パイプの一部であってもよいし、供給分配装置の一部であってもよく、供給口パイプが、ほぼ垂直で湾曲していない方向で供給分配装置に接続されるようになっている。
【００６１】
供給物質の急速気化が供給口セクションまたは供給分配装置内の任意の位置で起こることを可能にするように供給分配装置を配置することによって、接触装置カラムがより効率的に作動する。さらに、いくつかの実施例では、接触カラム上または接触カラム内の特定の位置に関して述べたが、他の例で述べた他の種々の位置やさらに別の位置で用いることができる。どのようなカラムにも複数の供給分配装置を用いることができ、そのセクションで用いられる他の供給分配装置と同一である必要はない。
【００６２】
さらに、本発明によって供給分配装置を構成することにより、供給流路内の供給物質を、接触カラムセクション前の供給流路において液相またはほぼ液相に維持することができる。これによって、接触カラムに通じるパイプや供給口に、気体相、または高い割合の気体相が流入するという悪影響とともに、蒸留システムの複雑さが解消される。しかし、当業者には、その供給物質がより蒸気を含んでいて、供給物質がほぼ液相である場合の供給物質への悪影響が減少するという利点をすべて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ということが理解されるであろう。当業者はまた、本発明のさらなる利点や、ここに記載されていなくとも、本発明の範囲から逸脱しない範囲の、種々の形状の供給流路装置、排気搭、トレイ、及び供給流路装置からの開口部及びノズルの構造が可能であることを理解するであろう。
【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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【図４】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【国際調査報告】
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