(57)【要約】物質移動カラムであって、シェル（１２）と、当該シェルによって画定される開放内部領域（１４）と、開放内部領域（１４）内に位置決めされた物質移動アセンブリ（１６）と、を備え、物質移動アセンブリ（１６）は、第１及び第２のサブ領域を形成する分割壁（１８）と、第１のサブ領域（２２）及び第２のサブ領域（２４）内に位置決めされた物質移動構造の１つ以上のゾーンと、液体の体積分離を第１及び第２のサブ領域に送達するための、分割壁（１８）の上側に位置決めされた液体分流器（４８）と、を備える、物質移動カラム。液体分流器（４８）は、２つのサブ領域の間で液体流の比率を変化させるために、運動可能な堰（６８）又は弁（１８０）を備えることができる。
2021502890.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物質移動カラム内の開放内部領域で使用するための物質移動アセンブリであって、
前記分割壁の両側に第１及び第２のサブ領域を形成している、分割壁と、
前記分割壁の前記両側の前記第１及び第２のサブ領域内に位置決めされた物質移動構造の１つ以上のゾーンと、
前記第１及び第２のサブ領域に分離した液体の体積を供給するように、前記分割壁の上に位置設定され、前記分割壁の前記両側の前記第１及び第２のサブ領域に供給されるときに前記分離した液体の体積の調整を可能にするために、液体の体積流を前記第１のサブ領域に供給するための第１の構成と、より大きい液体の体積流を前記第１のサブ領域に供給するための第２の構成との間で移動可能である、液体分流器と、
を備える、物質移動アセンブリ。
【請求項２】
前記液体分流器が前記第１の構成にあるときに、前記第１のサブ領域への前記液体の体積流が、前記第２のサブ領域への液体の体積流以下であり、
前記液体分流器が前記第２の構成にあるときに、前記第１のサブ領域への前記液体の体積流が、前記第２のサブ領域への前記液体の体積流よりも大きい、
請求項１に記載の物質移動アセンブリ。
【請求項３】
前記液体分流器が、液体の流入を受容するためのインレットボックスと、前記インレットボックスから液体のアウトフローを受容するように位置設定され、かつ前記第１のサブ領域への前記液体の体積流及び前記第２のサブ領域への前記液体の体積流として、アウトフローをそれぞれ再分配する、別個のアウトフローボックスと、前記液体のアウトフローが前記インレットボックスから前記アウトフローボックスの１つへと流れる際に超え及び／又は通らなければならない、出口堰と、を備える、請求項２に記載の物質移動アセンブリ。
【請求項４】
前記液体分流器が前記第１の構成にあるときに、前記出口堰が、第１の高さまで延在し、
前記液体分流器が前記第２の構成にあるときに、前記出口堰は、前記第１の高さよりも高い、第２の高さまで延在する、
請求項３に記載の物質移動アセンブリ。
【請求項５】
前記液体分流器が、アクチュエータと、前記第１及び第２の高さの間で前記出口堰を移動させるように、前記出口堰と関連付けられた、前記アクチュエータを前記出口堰と連結するリンケージと、を更に備える、請求項３に記載の物質移動アセンブリ。
【請求項６】
前記出口堰が、枢動可能に載置され、
前記アクチュエータが、前記出口堰を前記第１及び第２の高さの間で枢動させるように、前記出口堰と動作可能に連結される、
請求項４に記載の物質移動アセンブリ。
【請求項７】
前記液体分流器が、液体を通すことで前記インレットボックスから前記アウトフローボックスの前記１つへと流すことができる、前記出口堰の開口部と、前記出口堰の前記開口部を通る前記液体の体積流を制御するように移動可能である、調整可能な制限器プレートと、を含む、請求項３に記載の物質移動アセンブリ。
【請求項８】
前記液体のアウトフローが、前記インレットボックスから前記アウトフローボックスの他の１つへと、それを超えて流れなければならない、別の堰を含む、請求項３に記載の物質移動アセンブリ。
【請求項９】
前記アウトフローボックスに、前記液体の体積流を通過させるための出口を含む、請求項８に記載の物質移動アセンブリ。
【請求項１０】
前記液体分流器は、それを通して前記液体の体積分離が前記第１及び第２のサブ領域にそれぞれ供給される第１及び第２の導管と、前記第１の導管内の液体流に開放される断面積を変化させるための可動弁と、を備え、
前記液体分流器が前記第１の構成にあるときに、液体流に開放される前記断面積が、前記液体分流器が前記第２の構成にあるときに流れに開放される前記断面積よりも小さい、
請求項２に記載の物質移動アセンブリ。
【請求項１１】
前記液体分流器が、前記弁の移動を制御するための、前記弁と関連付けられたアクチュエータを更に備える、請求項１０に記載の物質移動アセンブリ。
【請求項１２】
前記アクチュエータを前記弁と連結しているリンケージを含む、請求項１０に記載の物質移動アセンブリ。
【請求項１３】
前記弁が、前記第１の導管内に位置決めされた制限器プレートを含む、請求項１１に記載の物質移動アセンブリ。
【請求項１４】
物質移動カラムであって、
シェルと、
前記シェルによって画定された開放内部領域と、
前記開放内部領域内に位置決めされた請求項１に記載の物質移動アセンブリと、を備える、物質移動カラム。
【請求項１５】
前記液体分流器が前記第１の構成にあるときに、前記第１のサブ領域への前記液体の体積流が、前記第２のサブ領域への液体の体積流以下であり、
前記液体分流器が前記第２の構成にあるときに、前記第１のサブ領域への前記液体の体積流が、前記第２のサブ領域への前記液体の体積流よりも大きい、
請求項１４に記載の物質移動カラム。
【請求項１６】
前記液体分流器が、液体の流入を受容するためのインレットボックスと、前記インレットボックスから液体のアウトフローを受容するように位置設定され、かつ前記第１のサブ領域への前記液体の体積流及び前記第２のサブ領域への前記液体の体積流として、アウトフローをそれぞれ再分配する、別個のアウトフローボックスと、前記液体のアウトフローが前記インレットボックスから前記アウトフローボックスの１つへと流れる際に超えなければならない、出口堰と、前記第１及び第２の高さの間で前記出口堰を移動させるための、前記出口堰と関連付けられたアクチュエータと、を備える、請求項１５に記載の物質移動カラム。
【請求項１７】
前記液体分流器が前記第１の構成にあるときに、前記出口堰が、第１の高さまで延在し、
前記液体分流器が前記第２の構成にあるときに、前記出口堰が、前記第１の高さよりも高い、第２の高さまで延在する、
請求項１６に記載の物質移動カラム。
【請求項１８】
前記液体分流器が、液体を通すことで前記インレットボックスから前記アウトフローボックスの前記１つへと流すことができる、前記出口堰の開口部と、前記出口堰の前記開口部を通る前記液体の体積流を制御するように移動可能である、調整可能な制限器プレートと、を含む、請求項１５に記載の物質移動カラム。
【請求項１９】
前記アウトフローボックスに、前記液体の体積流を通過させるための出口を含む、請求項１６に記載の物質移動カラム。
【請求項２０】
前記液体分流器は、それを通して前記液体の体積分離が前記第１及び第２のサブ領域にそれぞれ供給される第１及び第２の導管と、前記第１の導管内の液体流に開放される断面積を変化させるための可動弁と、前記弁の運動を制御するための、前記弁と関連付けられたアクチュエータと、前記アクチュエータを前記弁と連結しているリンケージと、を備え、
前記液体分流器が前記第１の構成にあるときに、液体流に開放される前記断面積が、前記液体分流器が前記第２の構成にあるときに流れに開放される前記断面積よりも小さい、
請求項１５に記載の物質移動カラム。
【請求項２１】
前記分割壁の別の１つを含み、前記分割壁が、水平方向に離間され、かつ互いに並列となるように位置設定されている、請求項１４に記載の物質移動カラム。
【請求項２２】
シェルと、前記シェルによって画定された開放内部領域と、前記開放内部領域内に位置決めされた請求項１に記載の物質移動アセンブリと、を備える、物質移動カラムを動作させる方法であって、
アクチュエータを動作させて、前記分割壁の前記両側の前記第１及び第２のサブ領域に供給される前記液体の体積分離の調整を可能にするために、液体の体積流を前記第１のサブ領域に送達するための第１の構成と、より大きい液体の体積流を前記第１のサブ領域に供給するための第２の構成との間で前記液体分流器を移動させるステップと、
フィード流を前記開放内部領域の中へ取り入れるステップと、
前記フィード流を処理して、液体を、前記第１及び第２のサブ領域を通して下降させるステップと、
前記物質移動カラムから生成物又は生成物を取り出すステップと、を含む、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、物質移動カラムに関し、より具体的には、３つ以上の成分混合物を分離するなどのための、分割壁カラムとして知られている物質移動カラム、及びそれを使用する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
物質移動カラムは、特定の組成物及び／又は温度の製品流を提供するために、少なくとも２つの流体流に接触するように構成される。本明細書で使用するとき、用語「物質移動カラム」は、物質及び／又は熱の移動が主目的であるカラムを包含することを意図する。多成分蒸留及び吸収用途で利用されるものなど、気相流を液相流に接触させるいくつかの物質移動カラムがあるが、抽出カラムなど、異なる密度の２つの液相間の接触を促進するように設計され得る他の物質移動カラムもある。しばしば、物質移動カラムは、通常は２つの液相間の密な接触を促進するためにカラムの内部領域に配置されている物質移動構造の表面に沿って、又はその上側で、上昇蒸気流又は液体流を下降液体流と接触させるように構成される。２つの相の間を移動する質量及び熱の速度及び／又は程度は、様々な種類のトレイ、構造化パッキング、ランダムパッキング、又はグリッドパッキングの形態であり得る質量移動構造によって高められる。
【０００３】
分割壁カラムと称されることもある１つの種類の物質移動カラムでは、物質移動カラム内での３つ以上の成分フィード流の分離を可能にするために、１つ以上の垂直方向延在分割壁が物質移動カラム内の開放内部領域内に位置決めされる。一例として、３つの成分フィード流を分離するときに、単一の分割壁は、通常、物質移動カラムの中間セクション内で中央に位置決めされ、物質移動カラムの両側から弦様式で延在する。フィード流は、分割壁の片側のシェルを通して取り入れられ、側部ドローオフは、分割壁の反対側でシェルを通って延在している。
【０００４】
フィード流は、分割壁のフィード側で、低沸点留分及び重沸点留分に分離され、中沸点留分の一部は、物質移動カラムの上部セクションの中へ低沸点留分を伴い、中沸点留分の残部は、重沸点留分と共に、質量移動カラムの下部セクションへと下降する。低沸点留分は、物質移動カラムの上部セクション内の中沸点留分から、より少ない程度で、分割壁のドローオフ側に分離されて、そして、シェルの頂部で塔頂生成物として回収される。高沸点留分は、物質移動カラムの下部セクション内の中沸点留分から、より少ない程度で、分割壁の熱的に連結されたドローオフ側に分離され、そして、塔底生成物としてサンプに回収される。分離された中沸点留分は、物質移動カラムの上方セクション及び下方セクションから、物質移動カラムの中間セクション内の分割壁のドローオフ側へと送達され、そして、側部ドローオフを通して回収される。したがって、分割壁は、３つの成分フィード流を３つの高純度留分に蒸留分離することを可能にする。４つ以上の成分フィード流の分離には、追加の分割壁を使用することができる。分割壁はまた、共沸、抽出、及び反応蒸留プロセスが生じている物質移動カラムでも使用することができる。
【０００５】
物質移動カラムの分割壁の使用は、分割壁が単一の物質移動カラム内で生じることを可能にする同じ処理を達成するための追加の物質移動カラムに対する必要性を排除することができ、その結果、投資及び動作コストを節約するという点で有利である。しかしながら、物質移動カラムにおける分割壁の使用によって、いくつかの設計及び動作の課題が提示される。そうした課題のうちの１つは、物質移動カラムの上部セクションからフィード側へと、及び分割壁のドローオフ側へと下降する液体の分離を制御することに関与する。分割壁のフィード側とドローオフ側との間の液体の分離を修正するための様々な設計手法が提案されてきたが、物質移動カラム内で生じる蒸留プロセスの高められた動作の柔軟性及び制御を提供するように液体の分離を制御し、かつ調整する能力の更なる向上が必要である。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
添付の図面は、明細書の一部を形成し、種々の図において同一の構成要素を示すために同一の番号が使用される。
【０００７】
【図１】分割壁を示す物質移動カラム、及び物質移動カラム内の開放内部領域内に位置決めされた概略的に表した構成要素の概略側面図である。
【図２】液体分流器の一実施形態を示すために、物質移動カラムのシェルの一部分を破断した、図１に示される物質移動カラムの側面斜視図である。
【図３】図２の物質移動カラム及び液体分流器の部分上面斜斜視図であり、図２に使用されている尺度から拡大して示す。
【図４】図３に示される物質移動カラム及び液体分流器の一部分の部分頂部斜視図であるが、液体分流器が図３に表されている配向とは異なる配向で示されている。
【図５】液体分流器の異なる実施形態を示す、物質移動カラムの一部分の部分頂部斜視図である。
【図６】図５に示される物質移動カラム及び液体分流器の部分頂部斜視図であるが、図５に示される側の反対側から見ている。
【図７】液体分流器の異なる実施形態を示す、物質移動カラムの部分斜視図である。
【図８】図７に示される物質移動カラム及び液体分流器の部分斜視図であるが、図７に示される側の反対側から見ており、内部詳細を示すために一部分を破断している。
【図９】物質移動カラム及び液体分流器の部分斜視図であり、図８に示される図に類似するが、図８に表されている配向とは異なる配向で示されている。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００８】
一態様において、本発明は、物質移動カラム内の開放内部領域で使用するための物質移動アセンブリを対象とし、物質移動アセンブリは、分割壁であって、分割壁の両側に第１及び第２のサブ領域を形成する、分割壁と、分割壁の両側の第１及び第２のサブ領域内に位置決めされた物質移動構造の１つ以上のゾーンと、第１及び第２のサブ領域に液体の体積分離を送達するための、分割壁の上に位置決めされた液体分流器と、を備える。液体分流器は、分割壁の両側の第１及び第２のサブ領域に送達されるときに液体の体積分離の調整を可能にするために、液体の体積流を第１のサブ領域に送達するための第１の構成と、より大きい液体の体積流を第１のサブ領域に送達するための第２の構成との間で運動可能である。一実施形態では、液体分流器が第１の構成にあるときに、第１のサブ領域への液体の体積流は、第２のサブ領域への液体の体積流以下であり、液体分流器が第２の構成にあるときに、第１のサブ領域への液体の体積流は、第２のサブ領域への液体の体積流よりも大きい。
【０００９】
別の態様では、本発明は、物質移動カラムを対象とし、この物質移動カラムは、シェルと、当該シェルによって画定された開放内部領域と、当該開放内部領域内に位置決めされた、上で説明した物質移動アセンブリと、を備える。
【００１０】
更なる態様において、本発明は、上で説明した物質移動カラムの方法の動作を対象とする。本方法は、アクチュエータを動作させて、分割壁の両側の第１及び第２のサブ領域に送達される液体の体積分離の調整を可能にするために、液体の体積流を第１のサブ領域に送達するための第１の構成と、より大きい液体の体積流を第１のサブ領域に送達するための第２の構成との間で液体分流器を運動させるステップと、フィード流を開放内部領域の中へ取り入れるステップと、フィード流を処理して、液体を、第１及び第２のサブ領域を通して下降させるステップと、物質移動カラムから生成物又は生成物を取り出すステップと、を含む。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面をより詳細に参照するが、最初に図１を参照すると、物質移動及び熱交換プロセスに使用するために好適な物質移動カラムをいくらか概略的に示し、全体にわたって番号１０で示す。物質移動カラム１０は、多角形を含む他の形状が可能であり、本発明の範囲内であるが、概ね円筒形の形状である直立の外部シェル１２を含む。シェル１２は、任意の好適な直径及び高さを有し、物質移動カラム１０の動作中に存在する流体及び条件と不活性であることが望ましいが、又はそうでなければそれらと適合性がある１つ以上の硬質材料で構築される。
【００１２】
物質移動カラム１０のシェル１２は、流体流間で望ましい物質移動及び／又は熱交換が発生する開放内部領域１４を画定する。１つ以上の分割壁１８及び物質移動構造の１つ以上のゾーン２０を備える物質移動アセンブリ１６は、開放内部領域１４内に位置決めされる。図１には、単一の分割壁１８を示すが、この分割壁は、シェル１２の片側からシェル１２の反対側まで弦様式で延在している。分割壁１８は、単一の材料シートとして、又は個々のパネルを一緒に接合することによって形成することができる。分割壁１８は、ボルティングバーを使用すること若しくは溶接することなどによってシェル１２に固定することができ、又はビーム、若しくは物質移動構造を含む他の構造によって、固定せずに支持することができる。
【００１３】
分割壁１８は、シェル１２の中心垂直軸と交差する垂直平面内を延在するように示されている。示されるように、分割壁１８は、開放内部領域１４を二分し、かつ等しい断面積である分割壁１８の両側の２つのサブ領域２２及び２４を形成する。シェル１２が円筒形状である場合、分割壁１８の両側のサブ領域２２及び２４は、半球形状である。他の実施形態では、分割壁１８は、分割壁１８の両側の領域２２及び２４が不等な断面積であるように、シェル１２の中心垂直軸からオフセットすることができる。分割壁１８は、単一平面内に延在する必要はない。いくつかの実施形態では、分割壁１８は、傾斜セグメントによって相互接続された異なる垂直平面内にあるセグメントを有することができる。他の実施形態では、分割壁１８は、同じ垂直平面内にあり、かつ互いに一部分のみが接続された、又は全く接続されていない、離間されたセグメントを有することができる。
【００１４】
フィード流２６は、物質移動カラム１０のシェル１２のノズル（図示せず）を通して、分割壁１８の片側のサブ領域２２の中へなどの、開放内部領域１４の中へ送達される。フィード流２６は、物質移動カラム１０内で生じる処理によって互いに分離することを意図する複数の成分を含有するものであり得る。側部ドローオフ２８は、シェル１２の別のノズル（図示せず）を通して、分割壁１８の反対側のサブ領域２４からなどの、開放内部領域１４から取り出される。フィード流２６は、物質移動カラム１０の中へ半径方向に方向付けることができる。同様に、側部ドローオフ２８は、物質移動カラム１０から半径方向に取り出すことができる。他の流体流は、物質移動カラム１０の高さに沿って適切な場所に位置決めされた任意の数のフィードノズル（図示せず）を通して物質移動カラム１０の中へ方向付けることができる。同様に、他の側部ドローオフは、適切な場所に位置決めされた任意の数の側部ドローオフノズル（図示せず）を通して、物質移動カラム１０から取り出すことができる。１つ以上の蒸気流はまた、フィードラインを通ってカラム１０に取り入れられるのではなく物質移動カラム１０内で生成され得る。
【００１５】
物質移動カラム１０はまた、シェル１２の頂部に、蒸気生成物又は副生成物を取り出すための塔頂生成物ライン３０も含む。凝縮器３２及び還流リターンライン３４は、蒸気生成物又は副生成物の一部分を液体の形態で物質移動カラム１０に戻すために、塔頂生成物ライン３０と連通して提供することができる。シェル１２の底部には、液体生成物又は副生成物を物質移動カラム１０から取り出すための底部流テイクオフライン３６が提供される。液体生成物又は副生成物の一部分を蒸気形態で物質移動カラム１０に戻すために、再沸騰器３８及び蒸気リターンライン４０を提供することができる。
【００１６】
分割壁１８は、物質移動カラム１０の開放内部領域１４内に様々な高度で位置決めすることができる。図１では、分割壁１８を、物質移動カラム１０の中間セクション内に位置決めして示す。他の実施形態では、分割壁１８は、物質移動カラム１０の上部セクション内に又は下部セクション内に位置決めされる。分割壁１８の高さ及び分割壁１８の位置決めを変化させて、物質移動カラム１０内で生じるように設計されたプロセス動作を達成することができる。
【００１７】
サブ領域２２及び２４内の物質移動構造のゾーン２０の数及び垂直範囲は、物質移動カラム１０内で生じることを意図したプロセスの種類に応じて変化させることができる。上部ゾーン４２及び下部ゾーン４４を含む他のゾーンは、それぞれ、物質移動カラム１０の上部セクション及び下部セクション内に位置決めすることができる。物質移動構造は、直交流又は他の種類のトレイ又はパッキングの形態とすることができる。パッキングは、構造化パッキング、ランダムパッキング、及び／又はグリッドパッキングとすることができる。物質移動構造は、ゾーン２０、４２、及び４４の全てにおいて同じ種類である必要はない。例えば、ゾーン２０のいくつかは、ある種類の物質移動構造とすることができ、一方で、ゾーン２０の他のものは、他の種類の物質移動構造である。同様に、ゾーン４２内の物質移動構造は、ゾーン４４又はゾーン２０内の物質移動構造と同じである必要はない。ゾーン２０、４２、及び４４のうちの１つ以上又は全ては、追加的に、液体収集器、液体分配器、及びグリッド支持体などの他の内部装置を含むことができる。
【００１８】
サブ領域２２又は２４のうちの少なくとも１つは、任意に、蒸気流制限器４６を含み、これは、サブ領域２２又は２４を通る蒸気流に対する抵抗を増加又は減少させるように動作可能であり、サブ領域には、流動に対する抵抗が、分割壁１８の反対側のサブ領域２２又は２４を通る蒸気流に対する抵抗よりも大きく又は小さくなるように関連付けられる。したがって、蒸気流制限器４６は、分割壁１８の両側のサブ領域２２及び２４を通って開放内部領域１４内を上昇する蒸気の体積分離を変化させるように動作可能である。例えば、蒸気流制限器４６は、サブ領域２４を通るよりもサブ領域２２を通る蒸気の体積流を多くさせるように、又はサブ領域２２を通るよりもサブ領域２４を通る体積流を少なくさせるように動作させることができる。図１では、１つの蒸気流制限器４６のみを示し、この蒸気流制限器は、分割壁１８のフィード側のサブ領域２２と関連付けられている。蒸気流制限器は、代替的に、分割壁１８のドローオフ側のサブ領域２４と関連付けることができ、又は、１つの蒸気流制限器４６を、サブ領域２２と関連付け、別の１つの蒸気流制限器４６をサブ領域２４と関連付けることができる。蒸気流制限器４６は、サブ領域２２の下端部に位置決めされて示されているが、代替的に、サブ領域２２の上端部に、又は下端部と頂端部との間の位置に配置することができる。蒸気流制限器４６は、同様に、物質移動構造のゾーン２０の上側、下側、又はその中に配置することができる。２つ以上の分割壁１８が使用されるときに、分割壁１８によって形成されるサブ領域の数は、通常、分割壁１８の数よりも１つ以上多くなり、蒸気流制限器４６の最小数は、分割壁１８の数と同じである。
【００１９】
一実施形態では、蒸気流制限器４６は、関連付けられたサブ領域２２を通した蒸気流抵抗を、分割壁１８の反対側のサブ領域２４を通したものよりも小さくさせる第１の構成と、蒸気流制限器４６が、関連付けられたサブ領域２２を通した蒸気流抵抗を、分割壁１８の反対側のサブ領域２４を通したものよりも大きくさせる第２の構成との間で運動可能である。他の実施形態では、蒸気流制限器４６は、第１の構成にあるときに、関連付けられたサブ領域２２を通した蒸気流抵抗を、分割壁１８の反対側のサブ領域２４を通したものとほぼ同じにさせ、第２の構成にあるときに、関連付けられたサブ領域２２を通した蒸気流抵抗を、分割壁１８の反対側のサブ領域２４を通したものよりも大きくさせる。
【００２０】
物質移動アセンブリ１６は、分割壁１８並びに液体の体積分離を第１のサブ領域２２及び第２のサブ領域２４に送達するための物質移動構造のゾーン２０の上側に位置決めされた液体分流器４８を含む。液体分流器４８は、矢印５０によって表されるように、上から下降してくる液体を受容する。液体は、物質移動構造の上部ゾーン４２から、フィード流から、又は他の供給源から下降させることができる。一実施形態では、液体回収器プレート（図示せず）は、液体が上部ゾーン４２の物質移動構造を通って下降した後に液体を回収し、液体分流器４８に送達する。
【００２１】
液体分流器４８は、矢印５２及び５４によってそれぞれ表されるように、受容した液体を分離させ、分割壁１８の両側の、第１のサブ領域２２にその一部分を送達し、第２のサブ領域２４に別の一部分を送達する。液体分流器４８は、第１のサブ領域２２及び第２のサブ領域２４に送達される液体の体積分離の調整を可能にするために、液体の体積流をサブ領域２２又は２４のうちの１つに送達するための第１の構成と、より大きい液体の体積流をサブ領域２２又は２４に送達するための第２の構成との間で運動可能である。液体分流器４８が第１の構成にあるときに、サブ領域２２又は２４のうちの１つへの液体の体積流は、サブ領域２２又は２４の他の１つへの液体の体積流以下であり、液体分流器が第２の構成にあるときに、サブ領域２２又は２４のうちの１つへの液体の体積流は、サブ領域２２又は２４の他方への液体の体積流よりも大きい。液体分流器４８は、サブ領域２２のみへの、サブ領域２４のみへの、又はサブ領域２２及び２４の両方への液体流を調節することができる。
【００２２】
図２〜図４に示される実施形態では、液体分流器４８は、液体のインフローを受容するためのインレットボックス５６と、インレットボックス５６から液体のアウトフローを受容するために位置決めされ、かつそれを第１のサブ領域２２への液体の体積流５２及び第２のサブ領域２４への液体の体積流５４としてそれぞれ再分配する、別個のアウトフローボックス５８及び６０と、を備える。導管６２は、液体のインフローをインレットボックス５６へと方向付ける。導管６２は、上部ゾーン４２の液体回収器から、又は別の供給源から液体を受容することができる。インレットボックス５６は、通常、矩形断面であり、物質移動カラム１０のシェル１２の両側の間に弦様式で延在している。アウトフローボックス５８及び６０も同様に矩形断面とすることができる。アウトフローボックス５８及び６０は、端部対端部の関係で、インレットボックス５６の片側に沿って位置決めすることができる。別の実施形態では、アウトフローボックス５８及び６０は、インレットボックス５６の両側に沿って位置決めすることができる。
【００２３】
各アウトフローボックス５８及び６０は、出口６４を有し、それを通って液体が各アウトフローボックス５８及び６０を出て、よって、第１のサブ領域２２及び第２のサブ領域２４への液体の体積流５２及び５４として液体を送達することができる。出口６４は、フロア６６又はアウトフローボックス５８若しくは６０の側壁にあってもよく、また、液体の体積流５２及び５４を分割壁１８の両側の再分配器などの望ましい場所に送達するための１つ以上の導管６７を含むことができる。
【００２４】
液体分流器４８は、出口堰６８を含み、それを超えて及び／又は通って、液体のアウトフローがインレットボックス５６からアウトフローボックス５８又は６０のうちの１つに流れなければならない。出口堰は、インレットボックス５６から関連付けられたアウトフローボックス５８又は６０への液体の体積流を調節して、それにより、第１のサブ領域２２及び第２のサブ領域２４への液体の体積分離を制御することができるように調整可能である。一実施形態では、出口堰６８は、異なる高さまで延在するように調整可能である。液体分流器４８が第１の構成にあるときに、運動可能な出口堰６８は、第１の高さまで延在し、液体分流器４８が第２の構成にあるときに、運動可能な出口堰６８は、第１の高さよりも低い第２の高さまで延在する。運動可能な出口堰６８の高さを延在又は減少させることによって、インレットボックス５６から、出口堰６８が関連付けられたアウトフローボックス５８又は６０への液体の体積流を、対応して減少又は増加させることができる。したがって、出口堰６８の運動は、液体の体積流のアウトフローボックス５８及び６０の各々への、並びにそこから第１のサブ領域２２及び第２のサブ領域２４への分離を制御するように作用する。例えば、運動可能な出口堰６８が図３に示されるような第１の高さにあるときに、ほぼ等しい液体の体積流がアウトフローボックス５８及び６０の中へ流れる。運動可能な出口堰６８が図４に示されるような第２の高さに再位置決めされたときに、分離が調整され、他のアウトフローボックス６０の中へ流れるよりも大きい液体の体積流が、出口堰６８が関連付けられたアウトフローボックス５８の中へ流れる。出口堰６８の端部は、液体のバイパスに対して封止される。
【００２５】
液体分流器４８は、第１及び第２の高さの間で出口堰６８を運動させるための、運動可能な出口堰と関連付けられたアクチュエータ７０を更に備える。アクチュエータ７０は、油圧アクチュエータ、空気圧アクチュエータ、電動アクチュエータ、磁気アクチュエータ、及び熱アクチュエータなどの、様々な種類のものとすることができる。アクチュエータ７０はまた、アクチュエータ７０をオペレータが手動で調整できることを可能にする手動オーバライドも含むことができ、又はオペレータによって手動で調整できる機械的アクチュエータとすることができる。一実施形態では、運動可能な出口堰６８は、アウトフローボックス５８又は６０のフロア６６の上側又はそこにある枢動軸を中心に枢動可能に載置される。アクチュエータ７０は、運動可能な出口堰６８に第１及び第２の高さの間で枢動させるために、運動可能な出口堰に動作可能に連結されている。
【００２６】
アクチュエータ７０は、アクチュエータ７０からの運動を、その枢動軸を中心とした出口堰６８の運動に変換するリンケージ７２によって、運動可能な出口堰６８に動作可能に連結されている。アクチュエータ７０は、物質移動カラム１０のシェル１２の外側に載置されているように示され、リンケージ７２は、シェル１２の封止開口部を通過する。一実施形態では、リンケージ７２は、出口堰６８に固定されたロッド７４を含む。ロッド７８は、アクチュエータ７０によって回転され、出口堰６８がそれを中心に回転する枢動軸としての役割を果たす。代替的に、ロッド７８は、出口堰６８の正面に接続して、ロッド７８の直線運動などによって出口堰６８の望ましい運動を生じさせることができる。
【００２７】
出口堰６８は、その第１の高さであるときに、直立位置まで回転する。出口堰は、第２の高さであるときに、アウトフローボックス５８又は６９に向かう、又はインレットボックス５６に向かう、のいずれかによって、傾斜した配向へと回転する。出口堰６８は、その第１及び第２の高さの間で回転する必要はない。例えば、出口堰は、第１及び第２の高さの間で垂直方向に運動させることができるように載置することができる。
【００２８】
出口堰６８の運動及び結果として生じる高さ調整は、種々の方式で達成することができる。図２〜図３に示される実施形態では、アクチュエータ７０は、ロータリアクチュエータである。ロッド７４が出口堰６８の正面に直接接続されるときに、アクチュエータ７０は、リニアアクチュエータとすることができる。代替的に、リンケージ７４は、ロッド７４の磁気連結具、又はアクチュエータ７０に対するリンケージ７２の別の構成要素を備えることができる。好適な磁気連結具の１つの例として、駆動用磁石は、アクチュエータ７０の軸に取り付けられ、それによってシェル１２の外側にある場所から駆動される。ロッド７４の一方の端部又はリンケージ７２の他の構成要素は、シェル１２内に位置付けられた別の磁石に取り付けられ、駆動用磁石の回転によって回転する。この磁気連結具は、シェル１２内の封止開口部に対する必要性を排除する。
【００２９】
液体のアウトフローがインレットボックス５６からアウトフローボックス５８又は６０の他の１つへと、それを超えて流れなければならない、別の出口堰７６を提供することができる。出口堰７６は、出口堰６８と同じ又は異なる様態で調整可能とすることができ、又は固定とすることができる。
【００３０】
図５及び図６には、液体分流器の別の実施形態を示し、番号１４８によって示す。先に説明した部品に類似する部品は、番号「１」の後に同じ参照番号を伴って示される。液体分流器１４８は、出口堰１６８の高さが出口堰６８の場合のように調整可能でないという点で、先に説明した液体分流器４８と異なる。代わりに、出口堰１６８は、異なる液体の体積量が出口堰１６８に提供された開口部７８を通って流れることができるように、第１及び第２の構成の間で調整可能である。制御可能な量の液体を、出口堰１６８を通して、インレットボックス５６から関連付けられたアウトフローボックス１５８又は１６０へと流れさせることによって、アウトフローボックス１５８又は１６０に進入する液体の体積流を増加又は減少させることができる。この体積流を制御することによって、第１のサブ領域２２及び第２のサブ領域２４への体積流の分離を調節することができる。
【００３１】
出口堰１６８の開口部７８の数、サイズ、及び位置決めは、特定の用途の所望に応じて変化し得る。一実施形態では、開口部７８は、円形であり、出口堰１６８の底部の近くに、かつフロア１６６に隣接して水平に並べて配設される。他の実施形態では、開口部７８は、正方形又は矩形などの他の構成とすることができ、また、他の配設で位置決めすることができる。
【００３２】
液体分流器１４８は、出口堰１６８に対して位置決めされ、かつ出口堰１６８の開口部７８を通る液体の体積流を制御するように運動可能である、制限器プレート８０を含む。一実施形態では、制限器プレート８０は、出口堰１６８の上流側に対して位置決めされ、また、支持ガイド８２内で摺動運動するように支持される。アクチュエータ１７０は、制限器プレート８０の摺動運動を制御するために、リンケージ１７２を通して制限器プレート８０に接続することができる。制限器プレート８０の中実セグメント８４は、制限器プレート８０の摺動運動によって、出口堰１６８の開口部７８の一部分又は全部を覆う関係になるように運動する。一実施形態では、セグメント８４は、出口堰１６８の開口部７８と同じ又は類似のサイズ及び形状である制限器プレート８０の開口部８６を形成し、取り囲むように構築される。開口部８６は、制限器プレート８０の摺動運動が開口部８６を出口堰１６８の開口部７８のいくつか又は全てと整列及び整列解除させるような場所で、制限器プレート８０に位置決めされる。
【００３３】
他の出口堰１７６は、出口堰６８又は１６８と同じ又は異なる様態で構築することができ、又は異なる構成の間で固定し、調整可能でないようにすることができる。一実施形態では、出口堰１７６は、出口堰１６８と同じ高さとすることができる。別の実施形態では、より小さい体積流量の下で、液体が出口堰１７６を超えてその関連付けられたアウトフローボックス１６０の中へ流れることができ、一方で、液体が、調整可能な出口堰１６８の開口部７８を通って流れることによってのみ、他のアウトフローボックス１５８に進入するように、出口堰１７６は、出口堰１６８よりも低い高さとすることができる。より高い流量で、液体は、調整可能な出口堰１６８の開口部７８を通って流れること、及び調整可能な出口堰１６８を超えて流れること、の両方によって、アウトフローボックス１５８に進入することができる。また、他の機構を使用して、出口堰１６８の開口部７８を通る液体の体積流を調節することができ、それが、本発明の範囲内であることも認識されるであろう。
【００３４】
図７〜図９には、液体分流器の更なる実施形態を示し、番号２４８によって示す。液体分流器２４８は、当該液体の体積分離が当該第１のサブ領域２２及び第２のサブ領域２４にそれぞれ送達される第１の導管８８及び第２の導管９０と、第１の導管８８内の液体流に開放される断面積を変化させるための可動弁９２と、を備える。液体分流器２４８が第１の構成にあるときに、弁９２は、第１の導管８８を通る液体流に開放される断面積が、液体分流器が第２の構成にあって弁９２が再位置決めされるときの流れに対して開放される断面積よりも大きくなるように位置決めされる。第１の導管８８内の開放断面積を増加又は減少させることによって、第１の導管８８を通る液体の体積流を、対応して増加又は減少させることができる。したがって、弁９２の運動は、第１の導管８８及び第２の導管９０の各々を通る、並びにそこから第１のサブ領域２２及び第２のサブ領域２４の中へ入る液体の体積流の分離を制御するように作用することができる。
【００３５】
第１の導管８８及び第２の導管９０は、上から液体を受容する導管６２から分岐させることができる。第１の導管８８及び第２の導管９０は、先に説明したアウトフローボックス５８及び６０に類似し得る第１のボックス９４及び第２のボックス９６の中へ液体を送給することができる。ボックス９４及び９６からの出口９８は、分割壁１８の両側にある第１のサブ領域２２及び第２のサブ領域２４の中へそれぞれ液体を送給する。導管１００及び１０２は、それらの出口８８と関連付けることができる。
【００３６】
液体分流器２４８は、弁９２の運動を制御するための、弁９２と関連付けられたアクチュエータ２７０を更に備える。リンケージ２７２は、アクチュエータ２７０を弁９２と連結する。アクチュエータ２７０及びリンケージ２７２は、先に説明したアクチュエータ７０及びリンケージ７２と同じ又は類似の構造のものとすることができる。
【００３７】
弁９２は、第１の導管８８内の開放断面積を変化させるのに好適な様々な種類のものとすることができる。一実施形態では、弁９２は、第１の導管８８内に位置決めされ、かつリンケージ２７２によってアクチュエータ２７０に回転可能に連結された、回転可能な制限器プレート１８０を含む。代替的に、弁９２は、第２の導管９０内に位置決めすることができ、又は弁９０のうちの１つは、第１の導管８８及び第２の導管９０の各々に位置決めすることができる。
【００３８】
上で説明した物質移動カラムは、アクチュエータを動作させて、分割壁の両側の第１及び第２のサブ領域に送達される液体の体積分離の調整を可能にするために、液体の体積流を第１のサブ領域に送達するための第１の構成と、より大きい液体の体積流を第１のサブ領域に送達するための第２の構成との間で液体分流器を運動させるステップを含む方法で動作させることができる。本方法は、フィード流を開放内部領域１６の中へ取り入れることと、フィード流を処理して液体を第１のサブ領域２２及び第２のサブ領域２４を通して下降させることと、物質移動カラム１０から生成物又は生成物を取り出すことと、を含む。フィード流は、３つ以上の成分を有するものとすることができ、処理には、フィード流を高純度成分に分離することを含むことができる。
【００３９】
以上により、本発明は、その構造に固有である他の利点と共に上記の本明細書の目的及び目標を全て実現するようによく適合された発明であることがわかるであろう。
【００４０】
特定の機能及び部分的組み合わせは有用なものであり、他の機能及び部分的組み合わせと関係なく使用され得ることが理解されるだろう。これは本発明の範囲によって想到されるものであり、本発明の範囲内である。
【００４１】
本発明の範囲から逸脱することなく多くの考えられる実施形態が本発明から作られてよいため、本明細書に記載された又は添付図面に示された全ての事項は例示として解釈されるべきで、限定する趣旨ではないことが理解されるべきである。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【国際調査報告】
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