(57)【要約】  物質移動カラムで使用する多パス接触トレイでは、固定弁と可動弁が混在しており、それぞれの弁の数は、可動弁を開放位置に維持するのに不十分な体積流量で蒸気が上昇しているときに、デッキセグメントを通る蒸気の体積流量のバランスをとるように選択されている。
2021532979.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物質移動カラムで使用するための多パス接触トレイであって、前記多パス接触トレイが、
液体流を受け入れるための上面を有するトレイデッキと、
前記トレイデッキのダウンカマー入口であって、前記トレイデッキを、前記ダウンカマー入口の両側に配置されるデッキセグメントに分割するダウンカマー入口と、
ダウンカマーであって、液体が前記デッキセグメントを横切って流れ、前記ダウンカマー入口を通って前記ダウンカマーに入った後、前記液体を下方に導くために、前記トレイデッキの前記ダウンカマー入口から下方に延びるダウンカマーと、
前記デッキセグメントのそれぞれにわたって分布される複数の固定弁及び複数の可動弁であって、前記固定弁及び前記可動弁のそれぞれが、前記デッキセグメントのうちの１つの弁開口部上に支持構造によって配置される弁カバーであって、前記弁開口部により、蒸気が前記デッキセグメントを通って上昇し、前記デッキセグメントを横切って流れるときに前記液体と相互作用する弁カバーと、前記蒸気が前記弁カバーと前記デッキセグメントとの間を出る開放カーテン領域と、を含み、前記可動弁の前記弁カバーが、前記デッキセグメントを通って上昇するときに前記蒸気の体積流量の変化に応じて開放位置と閉鎖位置との間で移動可能である、固定弁と可動弁と、
を備え、
前記デッキセグメントのそれぞれにおける前記複数の可動弁の前記弁開口部の総面積の小さい方に対する、前記弁開口部の総面積又は前記複数の固定弁の垂直カーテン領域の総面積の小さい方が、前記可動弁を開放位置に維持するのに不十分な体積流量で前記蒸気が前記弁開口部を通って上昇しているときに、前記デッキセグメントを通る前記蒸気の体積流量のバランスをとるように選択される、多パス接触トレイ。
【請求項２】
前記複数の固定弁の前記弁開口部の総面積が、前記デッキセグメントのそれぞれにおける前記複数の固定弁の前記弁開口部の総面積と前記複数の可動弁の前記弁開口部の総面積との合計の６０％〜９５％である、請求項１に記載の多パス接触トレイ。
【請求項３】
前記複数の固定弁の前記弁開口部の総面積が、前記デッキセグメントのそれぞれにおける前記複数の固定弁の前記弁開口部の総面積と前記複数の可動弁の前記弁開口部の総面積との合計の７０％〜９０％である、請求項１に記載の多パス接触トレイ。
【請求項４】
前記デッキセグメントが、ほぼ等しい表面積を有し、前記デッキセグメントのそれぞれにおける前記複数の固定弁の前記弁開口部の総面積と前記可動弁の全弁開口部の総面積の割合が同一である、請求項１に記載の多パス接触トレイ。
【請求項５】
前記デッキセグメントが、ほぼ異なる表面積を有し、前記デッキセグメントのそれぞれにおける前記複数の固定弁の前記弁開口部の総面積と前記可動弁の全弁開口部の総面積の割合が同一ではない、請求項１に記載の多パス接触トレイ。
【請求項６】
前記固定弁の一部又は全部において、前記蒸気が前記弁開口部を通って上昇し、前記弁キャップによって方向を変えられた後、相互に反対方向に向けられる蒸気用の流開口部が存在する、請求項１に記載の多パス接触トレイ。
【請求項７】
前記可動弁の前記弁キャップが、前記デッキセグメントのスロットを通って延びる脚部によって支持される、請求項１に記載の多パス接触トレイ。
【請求項８】
前記固定弁及び前記可動弁が列内で混在している、請求項１に記載の多パス接触トレイ。
【請求項９】
物質移動カラムで使用するための多パス接触トレイであって、前記多パス接触トレイが、
液体流を受け入れるための上面を有するトレイデッキと、
前記トレイデッキの弦状開口部であって、前記トレイデッキを、前記弦状開口部の両側に配置されるデッキセグメントに分割する弦状開口部と、
ダウンカマーであって、液体が前記デッキセグメントを横切って流れ、前記弦状開口部を通って前記ダウンカマーに入った後、前記液体を下方に導くために、前記トレイデッキの前記弦状開口部から下方に延びるダウンカマーと、
前記デッキセグメントのそれぞれにわたって分布される複数の固定弁及び複数の可動弁であって、前記固定弁及び前記可動弁のそれぞれが、前記デッキセグメントのうちの１つの弁開口部上に支持構造によって配置される弁カバーであって、前記弁開口部により、蒸気が前記デッキセグメントを通って上昇し、前記デッキセグメントを横切って流れるときに前記液体と相互作用する弁カバーを含み、前記可動弁の前記弁カバーが、前記デッキセグメントを通って上昇するときに前記蒸気の体積流量の変化に応じて開放位置と閉鎖位置との間で移動可能である、固定弁と可動弁と、
を備え、
前記複数の可動弁の総数に対する前記複数の固定弁の総数が、前記可動弁を開放位置に維持するのに不十分な体積流量で前記蒸気が前記弁開口部を通って上昇しているときに、前記デッキセグメントを通る前記蒸気の体積流量のバランスをとるように選択される、多パス接触トレイ。
【請求項１０】
前記複数の固定弁の総数が、前記デッキセグメントのそれぞれにおける前記複数の固定弁の総数と前記複数の可動弁の総数との合計の６０％〜９５％である、請求項９に記載の多パス接触トレイ。
【請求項１１】
前記複数の固定弁の総数が、前記デッキセグメントのそれぞれにおける前記複数の固定弁の総数と前記複数の可動弁の総数との合計の７０％〜９０％である、請求項９に記載の多パス接触トレイ。
【請求項１２】
前記デッキセグメントが、ほぼ等しい表面積を有し、前記デッキセグメントのそれぞれにおける前記複数の固定弁の前記弁開口部の総面積と前記可動弁の全弁開口部の総面積の割合が同一である、請求項９に記載の多パス接触トレイ。
【請求項１３】
前記デッキセグメントが、ほぼ異なる表面積を有し、前記デッキセグメントのそれぞれにおける前記複数の固定弁の前記弁開口部の総面積と前記可動弁の全弁開口部の総面積の割合が同一ではない、請求項９に記載の多パス接触トレイ。
【請求項１４】
前記固定弁の一部又は全部において、前記蒸気が前記弁開口部を通って上昇し、前記弁キャップによって方向を変えられた後、相互に反対方向に向けられる蒸気用の流開口部が存在する、請求項９に記載の多パス接触トレイ。
【請求項１５】
前記可動弁の前記弁キャップが、前記デッキセグメントのスロットを通って延びる脚部によって支持される、請求項９に記載の多パス接触トレイ。
【請求項１６】
前記固定弁及び前記可動弁が列内で混在している、請求項９に記載の多パス接触トレイ。
【請求項１７】
多パストレイが質量移動カラム内に配置されたとき、低蒸気流量の間、前記多パストレイのトレイデッキを通る蒸気流のバランスをとる方法であって、
ダウンカマーが下方に延びる弦状開口部の両側に配置されたデッキセグメントを、前記トレイデッキに設ける工程と、
前記デッキセグメントのそれぞれにわたって分布される複数の固定弁及び複数の可動弁であって、前記固定弁及び前記可動弁のそれぞれが、前記デッキセグメントのうちの１つの弁開口部上に配置される弁カバーであって、前記弁開口部により、蒸気が前記デッキセグメントを通って上昇し、前記デッキセグメントを横切って流れるときに液体と相互作用する弁カバーを含み、前記可動弁の前記弁カバーが、前記デッキセグメントを通って上昇するときに前記蒸気の体積流量の変化に応じて開放位置と閉鎖位置との間で移動可能である、固定弁と可動弁とを設ける工程と、
前記可動弁を開放位置に維持するのに不十分な体積流量で前記蒸気が前記弁開口部を通って上昇しているときに、前記デッキセグメントを通る前記蒸気の体積流量のバランスをとるように、前記複数の可動弁の総数に対する前記複数の固定弁の総数を選択する工程と、
を含む、方法。
【請求項１８】
前記複数の可動弁の総数に対して前記複数の固定弁の総数を選択する前記工程が、前記複数の固定弁の前記弁開口部の総面積を、前記デッキセグメントのそれぞれにおける前記複数の固定弁の前記弁開口部の総面積と、前記複数の可動弁の前記弁開口部の総面積との合計の６０％〜９５％になるように選択することを含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記複数の可動弁の総数に対して前記複数の固定弁の総数を選択する前記工程が、前記複数の固定弁の前記弁開口部の総面積を、前記デッキセグメントのそれぞれにおける前記複数の固定弁の前記弁開口部の総面積と、前記複数の可動弁の前記弁開口部の総面積との合計の７０％〜９０％になるように選択することを含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項２０】
前記デッキセグメントのそれぞれに分布された複数の固定弁及び複数の可動弁を設ける前記工程が、前記固定弁と前記可動弁を列内に混在させることを含む、請求項１７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、２０１８年８月６日に出願された米国仮出願第６２／７１４９６０号の優先権を主張し、参照によりこの出願の全体を本明細書に組み込む。
【０００２】
本発明は、概して、物質移動及び熱交換が行われるカラム、特に、カラム内を流れる流体流間の相互作用を容易にするために上記カラムで使用される多パス接触トレイ、及びそのような多パス接触トレイを使用する方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
物質移動カラムは、特定の組成及び／又は温度の生成物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。本明細書で使用される「物質移動カラム」という用語は、物質及び／又は熱伝達が主な目的であるカラムを包含することを意図している。多成分系蒸留及び吸収用途で利用されるような物質移動カラムが、気相流を液相流と接触させる一方、抽出カラムなどの他のカラムは、異なる密度の２つの液相間の接触を容易にするように設計され得る。多くの場合、物質移動カラムは、通常、２つの流体相間の密接な接触を容易にするために、カラムの内部領域に配置される物質移動構造の表面に沿って又は表面の上方で、上昇蒸気又は液体流と下降液体流とを接触させるように構成されている。２相間で伝達される物質及び熱の速度及び／又は程度は、これらの物質移動構造によって高められ、これらの構造は、様々なタイプの接触トレイ、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。
【０００４】
物質移動カラムで使用される接触トレイは、通常、カラムの水平断面の略全体にわたって水平に延在し、円形のカラム壁又はシェルの内面に溶接されたリングによって周囲を支持される。いくつかの接触トレイが、垂直方向に間隔を置いて配置される。接触トレイは、カラムの一部にのみ配置されて、カラムで行われる多段階プロセスの一部を実行し得る。あるいは、接触トレイは、カラム内の開放領域の略全体を満たし得る。
【０００５】
上記のタイプの接触トレイは、トレイデッキの開口部に配置される１つ又はそれ以上のダウンカマーを含み、これらの開口部は、液体が１つのトレイから下方の隣接トレイへ下降するための通路を提供する。単パス接触トレイでは、各接触トレイは、トレイデッキの一端に配置される単一のダウンカマーを有し、隣接する接触トレイ同士は、ダウンカマーがトレイデッキの両端に配置されるように配向される。この単パス構成では、次に、液体はトレイデッキの一端の受容領域からトレイデッキの他端のダウンカマーまで流れ、次いで、ダウンカマーを経由して下の接触トレイのトレイデッキへ下降し、そこで反対方向に流れる。
【０００６】
多パス接触トレイでは、２つ以上のダウンカマーが、トレイデッキの一部又は全部に設けられ、液体は、各トレイデッキのセグメント又は流路で相互に反対方向に流れるため、複数の流に分割される。たとえば、２パス構成では、接触トレイの各対の上側の接触トレイは中央ダウンカマーを有し、下側の接触トレイはトレイデッキの両端に配置されたダウンカマーを有する。上側の接触トレイのトレイデッキ上の液体は、トレイデッキの両受容端から中央ダウンカマーに流れ、次に、下側のトレイデッキの中央受容領域に送達されて、そこで端部ダウンカマーに向けて相互に反対方向に流れる２つの流に分割される。
【０００７】
液体がダウンカマーに入る前にトレイデッキ又はデッキセグメントを横切って流れるとき、液体は、トレイデッキの選択部分に設けられた蒸気開口部を通過する上昇蒸気と相互作用する。蒸気開口部を含むトレイデッキのこれらの領域は、トレイのこれらの領域の上方で発生する蒸気と液体の混合及び気泡のために、一般に「アクティブ」領域と呼ばれる。
【０００８】
トレイデッキの蒸気開口部は、単純なふるい穴にすることも、固定弁又は可動弁の一部として形成することもできる。従来の弁は、脚部又は他の支持構造によってトレイデッキの開口部に支持された弁カバーを有する。固定弁では、弁カバーは垂直方向の動きを防止するように固定される。可動弁では、弁カバーは、開口部を通って上昇する蒸気又は流体の圧力の変化に応じて上下に移動することができる。弁カバーの垂直方向の動きを可能にするために、脚部はトレイデッキのスロット、蒸気開口部、又は他の開口部を通って延び、トレイデッキの下側に接触するように曲げられて、弁カバーの垂直方向の動きの範囲を制限する。
【０００９】
典型的には、トレイ上の全ての弁は固定弁又は可動弁のいずれかであるが、可動弁を有する接触トレイにいくつかの固定弁を配置することが提案されており、固定弁は、トレイを横切る所望の液体流を容易にするように位置決めされ配向される。
【００１０】
可動弁を備えた接触トレイは、通常、固定弁トレイよりも製造に費用がかかるが、用途によっては、より広い蒸気流量範囲にわたってカラムをより効率的に操作できるという点で、固定弁トレイを超える利点を有する。特に、可動弁接触トレイを備えたカラムは、弁孔からの液体の垂れが問題になる前に、蒸気流量を低下させるようにターンダウンさせることができる。この「ターンダウン」を増大する結果、蒸気流量が特定の値を下回ると、一部の弁が部分的又は完全に閉鎖されることにより、より多くの蒸気流が、完全に開放された残りの弁に転送されて、全ての開放弁を介した十分な蒸気流を維持し、弁を通る液体の垂れを妨害する。蒸気流量が引き続き低下すると、より多くの可動弁が部分的又は完全に閉鎖し、同様に、より多くの蒸気流が完全に開放した弁に転送されて垂れを防ぐ。
【００１１】
ターンダウン中の多パス接触トレイでの可動弁の使用に関連する問題の１つは、ターンダウン中にトレイダウンカマーの両側において、異なるトレイデッキセグメント又は流路を通る蒸気流の所望の均衡を維持しにくいことである。デッキセグメントを経る圧力降下は、ターンダウン中に弁が閉鎖しているときの蒸気流量とはほぼ無関係であるため、１つ又はそれ以上のデッキセグメントで他のデッキセグメントよりも多くの弁が閉鎖し始めると、蒸気流量の不均衡が発生する。
【００１２】
これらの蒸気流の不均衡を低減するアプローチの１つは、異なる重量の弁カバー群の使用を含む。最も重い群の弁は特定の流量ターンダウン中に完全に閉鎖し、残りの軽い群の弁は完全に開放したままであり、様々なトレイデッキセグメントへの所望の蒸気流量分布を維持する。蒸気流量の更なる減少中、重い弁よりも軽い次の群の弁は既に閉鎖しているが、更に軽い残りの群の弁は、完全に開放したままである。このようにして、圧力降下は、広い範囲のターンダウン流量にわたって、蒸気流量に反応する状態を保つことによって、トレイデッキセグメント又は流路の水力学的平衡を促進する。にもかかわらず、圧力降下が蒸気流量とは無関係である蒸気流量範囲もターンダウン中に残っているため、性能の非効率が発生する場合がある。その結果、ターンダウン中の多パストレイの性能を一層向上させる必要がある。
【発明の概要】
【００１３】
一態様では、本発明は、物質移動カラムで使用するための多パス接触トレイに関する。多パス接触トレイは、液体流を受け入れるための上面を有するトレイデッキと、トレイデッキのダウンカマー入口であって、トレイデッキを、ダウンカマー入口の両側に配置されるデッキセグメントに分割するダウンカマー入口と、ダウンカマーであって、液体がデッキセグメントを横切って流れ、ダウンカマー入口を通ってダウンカマーに入った後、液体を下方に導くために、トレイデッキのダウンカマー入口から下方に延びるダウンカマーと、デッキセグメントのそれぞれにわたって分布された複数の固定弁及び複数の可動弁と、を備える。固定弁及び可動弁のそれぞれは、デッキセグメントのうちの１つの弁開口部上に支持構造によって配置される弁カバーであって、弁開口部により、蒸気がデッキセグメントを通って上昇し、デッキセグメントを横切って流れるときに液体と相互作用する弁カバーと、蒸気が弁カバーとデッキセグメントの間を出る開放カーテン領域と、を含む。可動弁の弁カバーは、デッキセグメントを通って上昇するときの蒸気の体積流量の変化に応じて、開放位置と閉鎖位置の間で移動可能である。デッキセグメントのそれぞれにおける複数の可動弁の弁開口部の総面積の小さい方に対する、弁開口部の総面積又は複数の固定弁の垂直カーテン領域の総面積の小さい方は、可動弁を開放位置に維持するのに不十分な体積流量で蒸気が弁開口部を通って上昇するときに、デッキセグメントを通る蒸気の体積流量のバランスをとるように選択される。
【００１４】
別の態様では、本発明は、多パス接触トレイに関し、多パス接触トレイは、液体流を受け入れるための上面を有するトレイデッキと、トレイデッキの弦状開口部であって、トレイデッキを、弦状開口部の両側に配置されるデッキセグメントに分割する弦状開口部と、ダウンカマーであって、液体がデッキセグメントを横切って流れ、弦状開口部を通ってダウンカマーに入った後、液体を下方に導くために、トレイデッキの弦状開口部から下方に延びるダウンカマーと、デッキセグメントのそれぞれにわたって分布された複数の固定弁及び複数の可動弁と、を備える。固定弁及び可動弁のそれぞれは、デッキセグメントのうちの１つの弁開口部上に支持構造によって配置される弁カバーであって、弁開口部により、蒸気がデッキセグメントを通って上昇し、デッキセグメントを横切って流れるときに液体と相互作用する弁カバーを含む。可動弁の弁カバーは、デッキセグメントを通って上昇するときの蒸気の体積流量の変化に応じて、開放位置と閉鎖位置の間で移動可能である。複数の可動弁の総数に対する複数の固定弁の総数は、可動弁を開放位置に維持するのに不十分な体積流量で蒸気が弁開口部を通って上昇するときに、デッキセグメントを通る蒸気の体積流量のバランスをとるように選択される。
【００１５】
更なる態様では、本発明は、多パストレイが物質移動カラム内に配置されている場合、低蒸気流量中に多パス接触トレイのトレイデッキのデッキセグメントを通る蒸気流のバランスをとる方法に関する。本方法は、ダウンカマーが下方に延びる弦状開口部の両側に配置されたデッキセグメントを、トレイデッキに設ける工程と、デッキセグメントのそれぞれにわたって分布される複数の固定弁及び複数の可動弁であって、固定弁及び可動弁のそれぞれが、デッキセグメントのうちの１つの弁開口部上に支持構造によって配置される弁カバーであって、弁開口部により、蒸気がデッキセグメントを通って上昇し、デッキセグメントを横切って流れるときに液体と相互作用する弁カバーを含み、可動弁の弁カバーが、デッキセグメントを通って上昇するときに蒸気の体積流量の変化に応じて開放位置と閉鎖位置との間で移動可能である、固定弁及び可動弁とを設ける工程と、可動弁を開放位置に維持するのに不十分な体積流量で蒸気が弁開口部を通って上昇しているときに、デッキセグメントを通る蒸気の体積流量のバランスをとるように、複数の可動弁の総数に対する複数の固定弁の総数を選択する工程と、を含む。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
添付図面は、明細書の一部を成し、同様の参照番号は各種図面において同様の構成要素を指すために使用される。
【００１７】
【図１】本発明の多パス接触トレイの一実施形態を示すために、カラムのシェルの一部が切り取られた物質移動カラムの部分斜視図である。
【図２】図１に示されるカラム内の多パス接触トレイの部分斜視図であり、図１で使用されるものを拡大して示している。
【図３】図１及び図２の多パス接触トレイのうちの１つの部分斜視図であり、多パス接触トレイの固定弁及び可動弁が更に拡大して示され、可動弁は開放位置で示されている。
【図４】図３の線分４−４に沿って矢印の方向に垂直に切断し、さらに拡大して示された多パス接触トレイのうちの１つの部分立面図であり、可動弁は開放位置で示されている。
【図５】図４に示される多パス接触トレイの立面図であり、可動弁は閉鎖位置で示されている。
【図６】カラム内の多パス接触トレイの別の実施形態の部分斜視図であり、図２に示されるものとは異なる固定弁及び可動弁の配置を示している。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
次に、図面をより詳細に、まず図１を参照すると、物質移動及び／又は熱交換プロセスでの使用に適した物質移動カラムは、全体が符号１０で表されている。物質移動カラム１０は、円筒形構造であってもよい直立外部シェル１２を含むが、多角形を含む他の構造も可能であり、本発明の範囲に含まれる。シェル１２は、任意の適切な直径及び高さを有することができ、物質移動カラム１０の動作中に存在する流体及び条件に対して望ましくは不活性であるか、さもなければ共存し得る１つ又は複数の剛性材料で作製することができる。
【００１９】
物質移動カラム１０は、流体流、典型的には液体流又は蒸気流を処理して、分留生成物を得るか、又は別の方法で流体流間の物質移動又は熱交換を引き起こすために使用されるタイプのものであり得る。例えば、物質移動カラム１０は、原油常圧、潤滑油真空、原油真空、流体又は熱分解分留、コーカー又はビスブレーカ分留、コークススクラビング、反応器オフガススクラビング、ガス急冷、食用油脱臭、汚染制御スクラビング、又はその他のプロセスが行われるものであり得る。
【００２０】
物質移動カラム１０のシェル１２は、流体流間の所望の物質移動又は熱交換が行われる開放内部領域１４を画定する。一実施態様では、流体流は、１つ又はそれ以上の上昇蒸気流及び１つ又はそれ以上の下降液体流を含み得る。他の実施態様では、流体流は、上昇若しくは下降液体流、又は上昇若しくは下降蒸気流の実質的に任意の組み合わせを含み得る。
【００２１】
１つ又はそれ以上の流体流は、物質移動カラム１０の高さに沿った適切な位置に配置された、下部供給ライン１６及び上部供給ライン１８などの任意の数の供給ラインを介して物質移動カラム１０に方向付けられ得る。一実施態様では、蒸気流は、供給ライン１６及び１８を介して物質移動カラム１０に導入されるのではなく、物質移動カラム１０内で生成され得る。１つ又はそれ以上の流体流は、下部放出ライン２０及び上部放出ライン２２などの任意の数の放出ラインを通って物質移動カラム１０から外へ誘導され得る。一実施態様では、液体は、上部供給ライン１８を通って導入し、物質移動カラム１０を通って下降させ、下部放出ライン２０を通って除去することができ、蒸気は、下部供給ライン１６を通って導入し、物質移動カラム１０を通って上昇させ、上部放出ライン２２から除去することができる。
【００２２】
還流ライン、リボイラ、凝縮器、蒸気ホーン、液体分配器など、通常存在するであろう他の物質移動カラムの構成要素は、本質的に従来と同じものであるため図示されておらず、これらの構成要素の例示は、本発明を理解するために必要であるとは考えられない。
【００２３】
複数の多パス接触トレイ２４が、物質移動カラム１０の開放内部領域１４内に配置されて、開放内部領域１４内を流れる流体の相互作用を容易にする。多パス接触トレイ２４は、物質移動カラム１０の断面全体にわたって略水平に延在し、互いに垂直方向に離間して配置されている。各多パス接触トレイ２４の特定の設計は、本発明の範囲内で変更することができる。
【００２４】
図１〜図６の例示の実施形態では、多パス接触トレイ２４は、液体流が各多パス接触トレイ２４のトレイデッキ２６の上面上で反対方向に流れる２つの流に分割される２パス流体流構造を形成するように構築されている。本発明は、この２パス流体流構造で配置された多パス接触トレイ２４に関して説明されるが、本発明は、３パス、４パス、５パス、６パス、及びその他の多パス流構造で構築された多パス接触トレイ２４を包含する。
【００２５】
２パス流体流を達成するために、対を成す多パス接触トレイ２４の一方は、相互接続された個々のトレイパネルから形成され得るトレイデッキ２６の両端に配置された２つの下方に延びる側方ダウンカマー２８を有する。側方ダウンカマー２８は、関連する多パス接触トレイ２４のトレイデッキ２６上の中央受容領域から相互に反対方向に流れる分割液体流を受け入れ、分割液体流を、対を成す多パス接触トレイ２４の下側の接触トレイのトレイデッキ２６の両端の受容領域まで下方に送達する。次に、そのトレイデッキ２６で受け入れられた分割液体流は、トレイデッキ２６を横切って下方に延びる中央ダウンカマー３０に向かって相互に反対方向に流れ、中央ダウンカマー３０で再結合され、次の下にある多パス接触トレイ２４のトレイデッキ２６上の中央受容領域に送られる。この流パターンは、多パス接触トレイ２４の連続する各トレイで繰り返される。
【００２６】
側方ダウンカマー２８は、弦状ダウンカマー壁３２を有するものとして示され、中央ダウンカマー３０は、上記弦状ダウンカマー壁３２の対を有するものとして示されている。弦状ダウンカマー壁３２は、シェル１２の両側から物質移動カラム１０の開放内部領域１４を横切って弦状に延びる。各ダウンカマー壁３２の上方延長部、又はダウンカマー壁３２に取り付けられた別個のパネルは、出口堰３４を形成し、液体が出口堰３４からあふれて側方ダウンカマー２８及び中央ダウンカマー３０に入る前に、液体をトレイデッキ２６上の事前に選択された高さまで蓄積させる。入口堰（図示せず）をトレイデッキ２６の液体受容領域に隣接して設けて、側方ダウンカマー２８及び中央ダウンカマー３０から排出される液体を、入口堰からあふれる前にダウンカマー出口の高度より上方の液体受容領域上の事前に選択された高さまで蓄積させることによって、ダウンカマーへの蒸気の侵入を防ぐように封止する。各ダウンカマー壁３２の下部は、下側のトレイデッキ２６の上方に間隔を置いて配置されるか、又は流開口部（図示せず）を含むことで、流体が側方ダウンカマー２８及び中央ダウンカマー３０を出て、別の側方ダウンカマー２８又は中央ダウンカマー３０に入る前に、トレイデッキ２６の上面に沿って流れることを可能にする。ダウンカマー壁３２は、平面で垂直に延びるものとして示されているが、階段状、傾斜及び／若しくは多弦状の壁などの他のタイプのダウンカマー壁、又は他の構成も、本発明の範囲内である。
【００２７】
中央ダウンカマー３０は、トレイデッキ２４を２つのデッキセグメント３８又はほぼ等しい表面積の流路に分割する、トレイデッキ２４の中央弦状開口部３６に配置される。中心から外れたダウンカマーが使用される他の多パス構成では、中心から外れたダウンカマーに供給されるデッキセグメント又は流路は、異なる表面積を有してもよい。中央ダウンカマー３０は、液体がデッキセグメント３８を横切って流れ、弦状開口部３６を通って中央ダウンカマー３０に入った後、多パス接触トレイ２４のうちの下側の接触トレイのトレイデッキ２６まで液体を下方に導くように動作する。
【００２８】
より具体的に図２を参照すると、複数の固定弁４０及び複数の可動弁４２が、各多パス接触トレイ２４のトレイデッキ２６全体に分配されて、蒸気又は別の流体を、トレイデッキ２６を通って上昇させ、トレイデッキ２６の上面を横切って流れる液体と相互作用させる。これらの固定弁４０又は可動弁４２を含むトレイデッキ２６の領域は、通常、多パス接触トレイ２４のアクティブ領域と呼ばれる。固定弁４０及び可動弁４２は、アクティブ領域上に事前に選択された構成で配置されている。固定弁４０は、可動弁５２に対する固定弁５０の相対数に少なくとも幾分応じて、可動弁４２と混在する。図１〜図５に示す実施形態では、固定弁４０と可動弁４２が平行な列で配置され、固定弁４０と可動弁４２が各列内に混在している。平行な列は、隣接する列の固定弁４０及び可動弁４２が互い違いに置かれて、三角形のピッチを形成するように配置されている。別の構成例では、隣接する列の固定及び可動弁４０及び４２は、正方形のピッチを形成するように整列されている。図６に示される実施形態では、各列は、固定弁４０又は可動弁４２のみを含み、固定弁４０の列の数は可動弁４２の列の数よりも多いため、可動弁４２よりも固定弁４０の方が多い。
【００２９】
側方ダウンカマー２８又は中央ダウンカマー３０の下にある、各多パス接触トレイ２４上のトレイデッキ２６の領域は、入口パネル４４を備える。入口パネル４４は、通常、無孔である、又は側方ダウンカマー２８又は中央ダウンカマー３０から排出された下降流体が入口パネル４４を通過するのを妨害又は防止する遮蔽流路を有する。
【００３０】
次に、より具体的に図３〜図５を参照すると、固定弁３０はそれぞれ、支持構造４８によってデッキセグメント３８の弁開口部５０を覆って配置された弁カバー４６を備える。弁開口部５０により、蒸気はデッキセグメント３８を通って上昇し、液体が図１及び図２に示される側方ダウンカマー２８又は中央ダウンカマー３０に入る前にデッキセグメント３８を横切って流れるときに液体と相互作用することができる。弁カバー４６は、弁開口部５０を通る流体の不都合な下方滴下に対抗して弁開口部５０を遮蔽するため、弁開口部５０を覆うように配置される。一実施形態の支持構造４８は、トレイデッキ２６の上面から事前に選択された距離だけ弁カバー４６を離間させ、移動を防ぐように弁カバー４６を固定する脚部５２を備える。各固定弁３０に使用される脚部５２の数は変更することができる。一実施形態では、２つの脚部が使用され、他の実施形態では、３つ以上の脚部が使用される。通気孔５４が、脚部５２のうちの下流の１つに設けられて、上昇する蒸気がトレイデッキ２４を横切るバルク流の方向に脚部５２を通過することを可能にする。一変形例では、固定弁３０は、デッキセグメント３８の一部を上向きに打ち抜くことによって形成され、支持構造は、弁カバー４６をデッキセグメント３８に接続する２つの傾斜部を含む。別の変形例では、固定弁３０は、トレイデッキ２６から上方に打ち抜かれる方向性ルーバとして形成され、支持構造４８は、弁カバー４６をデッキセグメント３８に接続する傾斜部を備える。いくつかの実施形態では、固定弁４０のそれぞれは、蒸気がデッキセグメント３８内の関連する弁開口部５０を通って上昇した後、相互に反対方向に向けられる蒸気用の流開口部を形成する。
【００３１】
同様に、可動弁４２のそれぞれは、デッキセグメント３８の弁開口部６０上に支持構造５８によって配置された弁カバー５６を備え、この開口部により、蒸気はデッキセグメント３８上の液体と相互作用するためにデッキセグメント３８を通って上昇することができる。弁カバー５６は、液体の垂れに対抗して弁開口部６０を遮蔽するために、弁開口部６０を覆うように配置される。支持構造５８は、典型的には、上端が弁カバー５６に取り付けられた２つ以上の脚部６２を含む。脚部６２は、弁カバー５６の下側に対して作用する蒸気圧に応答して、弁カバー５６が図４に示される開放位置と図５に示される閉鎖位置との間で上下に浮動することができるように、デッキセグメント３８を通って下方に延びる。例えば、脚部６２はそれぞれ、デッキセグメント３８の下に延在する下部を有し、下部は、デッキセグメント３８の下側に接触して脚部６２の垂直方向の動きを制限する少なくとも１つの止め部６４を含む。脚部６２は、デッキセグメント３８のスロット、弁開口部６０、又は弁開口部５６の延長部を通って延びることができる。固定弁４０及び可動弁４２は、図面に示されているものとは異なるが、本発明の範囲内にとどまる構造を有してもよい。
【００３２】
固定弁４０及び可動弁４２のそれぞれを通る蒸気流は、それぞれの弁開口部５０及び６０の開放領域、又は蒸気が弁カバー４６及び５６とデッキセグメント３８との間から出る開放カーテン領域のいずれか小さい方によって制限される。本発明によれば、蒸気の体積流量が可動弁４２を開放位置に維持するのに不十分である場合、蒸気流のターンダウン中に、各デッキセグメント３８又は流路を通る蒸気流の所望のバランスが維持される。この蒸気流のバランスは、ターンダウン中に、各デッキセグメント３８又は流路内の可動弁４２に関連して固定弁４０の総開放蒸気流面積を適切に選択することによって達成される。
【００３３】
一実施形態では、デッキセグメント３８のそれぞれにおける複数の可動弁４２の弁開口部６０の総面積の小さい方に対する、弁開口部５０の総面積又は複数の固定弁４０の垂直カーテン領域の総面積の小さい方は、可動弁４２を開放位置に維持するのに不十分な体積流量で蒸気が弁開口部６０を通って上昇するときに、デッキセグメントを通る蒸気の体積流量のバランスをとるように選択される。一例として、複数の固定弁４０の弁開口部５０の総面積は、デッキセグメント３８のそれぞれにおける複数の固定弁４０及び複数の可動弁４２の弁開口部５０及び６０の総面積の合計の６０％〜９５％であり得る。別の例として、複数の固定弁４０の弁開口部５０の総面積は、デッキセグメント３８のそれぞれにおける複数の可動弁４２及び複数の固定弁４０の弁開口部５０及び６０の総面積の合計の７０％〜９０％であり得る。
【００３４】
別の実施形態では、複数の可動弁４２の総数に対する複数の固定弁４０の総数は、可動弁４２を開放位置に維持するのに不十分な体積流量で蒸気が弁開口部６０を通って上昇するときに、デッキセグメント３８を通る蒸気の体積流量のバランスをとるように選択される。一例として、複数の固定弁４０の総数は、デッキセグメント３８のそれぞれにおける複数の固定弁４０の総数と複数の可動弁４２の総数との合計の６０％〜９５％である。別の例として、複数の固定弁４０の総数は、デッキセグメント３８のそれぞれにおける固定弁４０の総数と可動弁４２の総数との合計の７０％〜９０％である。
【００３５】
多パス接触トレイ２４のデッキセグメント３８に固定弁４０よりも少ない数で可動弁４２を追加することにより、ターンダウン中の垂れを低減するという性能上の利点を、通常はより高価な可動弁４２を使用することから生じる多パス接触トレイ２４のほんのわずかなコスト増だけで実現することができる。ＦＬＥＸＩＰＲＯ（商標）固定弁を７２％、タイプＡ可動弁を３８％有するデッキセグメントを備えた空気／水システムを使用して実施されたテストでは（どちらの弁タイプもＫｏｃｈ−Ｇｌｉｔｓｃｈ，ＬＰから入手可能であり、図示される固定弁４０と可動弁４２に対応する）、ＦＬＥＸＩＰＲＯ（商標）固定弁のみを有するデッキセグメントと比較して、弁が混在するデッキセグメントは、１０％の垂れが観察される前に、固定弁のみを備えたデッキセグメントよりも大幅に低い蒸気流量まで動作させることができた。この性能の改善は、デッキセグメント３８の容量又は圧力降下に有意な影響を与えることなく、そして重要なことに、圧力降下が蒸気流量とは無関係である蒸気流領域が観察されることなく得られた。したがって、このテストが実証するように、多パス接触トレイ２４のデッキセグメント３８を通る蒸気流は、可動弁４２を開放位置に維持するのに不十分な流量で蒸気が弁開口部６０を通って上昇するとき、ターンダウン中にバランスをとることができる。
【００３６】
前述のことから、本発明は、構造に固有の他の利点とともに、上記のすべての目標及び目的を達成するのに十分に適合するものであることが明らかであろう。
【００３７】
特定の機能及び部分的組み合わせは有用であり、他の機能及び部分的組み合わせを参照せずに採用できることが理解されるであろう。これは、本発明によって企図され、本発明の範囲内にある。
【００３８】
多くの可能な実施形態は、本発明の範囲から逸脱することなく本発明から作製することができるため、本明細書に記載又は添付図面に示されるすべての事項は、限定的な意味ではなく例示として解釈されるべきである。
【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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【国際調査報告】
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