(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
長手方向の軸線及び断面を有する交換塔であって、該交換塔が上部及びそれと反対側の底部を有する充填物層を収容し、該充填物層の底部が該交換塔の断面の少なくとも一部を横切って延びる、交換塔において降下する液体の流れを集めて再分配するための装置であって、
第１の長手方向の部材と、該第１の長手方向の部材から水平方向に間隔を置いて配置された第２の長手方向の部材とを含む少なくとも一対の長手方向の部材を含む複数の水平方向に間隔を置いて配置された長手方向の部材であって、各長手方向の部材が、前記交換塔の断面の少なくとも一部を横切って延び、前記充填物層の底部に隣接する上端、及び該上端と反対側の下端を有する、複数の水平方向に間隔を置いて配置された長手方向の部材；
前記充填物層の底部から鉛直方向に間隔を置いて配置されかつ前記交換塔の断面の少なくとも一部を横切って延びる少なくとも１つのプレートであって、該プレートが、前記交換塔において降下する液体の流れの第１の部分を集めるよう適合され、第１の端部及びそれと反対側の第２の端部を有し、該プレートの第１の端部が前記第１の長手方向の部材に接続され、該プレートの第２の端部が前記第２の長手方向の部材に接続された、少なくとも１つのプレート；並びに
該プレートと連通しかつ該プレートの下の第１の場所から該プレートの上の第２の場所まで前記交換塔において上昇する蒸気の流れの少なくとも一部を受け入れ、そして送るよう適合された少なくとも１つの蒸気ライザーであって、該蒸気ライザーが、充填物の底部から鉛直方向に間隔を置いて配置されたキャップ、前記プレートに接続されかつ該プレートの上方に突き出て該キャップに接続する少なくとも１つの直立壁、及び蒸気の流れの少なくとも一部を該蒸気ライザーから外側に送るよう適合された少なくとも１つの開口部を有する、少なくとも１つの蒸気ライザー
を含む、交換塔において降下する液体の流れを集めて再分配するための装置。
【請求項２】
前記蒸気ライザーの少なくとも１つの開口部が、該蒸気ライザーの少なくとも１つの直立壁における少なくとも１つの穴を含む、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記第１の長手方向の部材と前記第２の長手方向の部材のうち少なくとも１つが、前記充填物層の少なくとも一部を構造的に支持する、請求項１又は２に記載の装置。
【請求項４】
前記交換塔の断面の少なくとも一部を横切って延びる少なくとも１つの移動流路であって、前記少なくとも１つのプレート上に集められた液体の少なくとも一部の流れを受け入れて送るよう適合された少なくとも１つの移動流路をさらに含む、請求項１〜３のいずれか１項に記載の装置。
【請求項５】
前記少なくとも１つの移動流路が、前記交換塔の内周よりも小さいか又はそれに等しい外周を有する環状流路を含む、請求項４に記載の装置。
【請求項６】
前記少なくとも１つの移動流路と連通している少なくとも１つの導管であって、集められた液体の少なくとも一部を該少なくとも１つの移動流路から前記交換塔の下方に受け入れて送るよう適合された少なくとも１つの導管をさらに含む、請求項４又は５に記載の装置。
【請求項７】
前記キャップが、前記交換塔において降下する液体の流れの第２の部分を受け入れるよう適合され、かつ前記プレートへ下方に液体の流れの第２の部分の少なくとも大部分を偏向するよう適合された、請求項１〜６のいずれか１項に記載の装置。
【請求項８】
前記キャップが、前記交換塔において降下する液体の流れの第２の部分を受け入れて集めるよう適合された収集流路を含む、請求項１〜６のいずれか１項に記載の装置。
【請求項９】
長手方向の軸線及び断面を有する交換塔であって、該交換塔が上部及びそれと反対側の底部を有する充填物層を収容し、該充填物層の底部が該交換塔の断面の少なくとも一部を横切って延びる、交換塔において降下する液体の流れと上昇する蒸気の流れを集めて再分配するための方法であって、
降下する液体の流れを該交換塔の上部に導入する工程；
上昇する蒸気の流れを該交換塔の下部に導入する工程；
第１の長手方向の部材と、該第１の長手方向の部材から水平方向に間隔を置いて配置された第２の長手方向の部材とを含む少なくとも一対の長手方向の部材を含む複数の水平方向に間隔を置いて配置された長手方向の部材であって、各長手方向の部材が、前記交換塔の断面の少なくとも一部を横切って延び、前記充填物層の底部に隣接する上端、及び該上端と反対側の下端を有する、複数の水平方向に間隔を置いて配置された長手方向の部材、
前記充填物層の底部から鉛直方向に間隔を置いて配置されかつ前記交換塔の断面の少なくとも一部を横切って延びる少なくとも１つのプレートであって、該プレートが、前記交換塔において降下する液体の流れの第１の部分を集めるよう適合され、第１の端部及びそれと反対側の第２の端部を有し、該プレートの第１の端部が前記第１の長手方向の部材に接続され、該プレートの第２の端部が前記第２の長手方向の部材に接続された、少なくとも１つのプレート、及び
該プレートと連通しかつ該プレートの下の第１の場所から該プレートの上の第２の場所まで前記交換塔において上昇する蒸気の流れの少なくとも一部を受け入れ、そして送るよう適合された少なくとも１つの蒸気ライザーであって、該蒸気ライザーが、充填物の底部から鉛直方向に間隔を置いて配置されたキャップ、前記プレートに接続されかつ該プレートの上方に突き出て該キャップに接続する少なくとも１つの直立壁、及び蒸気の流れの少なくとも一部を該蒸気ライザーから外側に送るよう適合された少なくとも１つの開口部を有する、少なくとも１つの蒸気ライザー
を含む装置を、前記交換塔内に配置する工程；
液体の流れの第１の部分を前記プレート上に集める工程；並びに
蒸気の流れの少なくとも一部を塔の下部から前記少なくとも１つの蒸気ライザー付近のプレートの下の第１の場所まで通過させる工程
を含む、交換塔において降下する液体の流れと上昇する蒸気の流れを集めて再分配するための方法。
【請求項１０】
前記蒸気ライザーの少なくとも１つの開口部が、該蒸気ライザーの少なくとも１つの直立壁における少なくとも１つの穴を含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記第１の長手方向の部材と前記第２の長手方向の部材のうち少なくとも１つが、前記充填物層の少なくとも一部を構造的に支持する、請求項９又は１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記交換塔の断面の少なくとも一部を横切って延びる少なくとも１つの移動流路であって、前記少なくとも１つのプレート上に集められた液体の少なくとも一部の流れを受け入れて送るよう適合された少なくとも１つの移動流路を提供する工程；及び
該少なくとも１つのプレート上に集められた液体の少なくとも一部の流れを該少なくとも１つの移動流路に分配する工程
をさらに含む、請求項９〜１１のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１３】
前記少なくとも１つの移動流路が、前記交換塔の内周よりも小さいか又はそれに等しい外周を有する環状流路を含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記少なくとも１つの移動流路と連通している少なくとも１つの導管であって、集められた液体の少なくとも一部を該少なくとも１つの移動流路から前記交換塔の下方に受け入れて送るよう適合された少なくとも１つの導管を提供する工程；
該少なくとも１つの移動流路に分配された、集められた液体の少なくとも一部の流れを該少なくとも１つの導管に送る工程；及び
該少なくとも１つの導管において、該少なくとも１つの移動流路から受け入れた集められた液体の少なくとも一部を前記交換塔の下方に送る工程
をさらに含む、請求項１２又は１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記キャップが、前記交換塔において降下する液体の流れの第２の部分を受け入れるよう適合され、かつ該プレートへ下方に液体の流れの第２の部分の少なくとも大部分を偏向するよう適合された、請求項９〜１４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１６】
前記キャップが、前記交換塔において降下する液体の流れの第２の部分を受け入れて集めるよう適合された収集流路を含む、請求項９〜１４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１７】
交換塔において降下する液体の流れを集めて再分配するための装置を組み立てる方法であって、
長手方向の軸線及び断面を有する交換塔であって、該交換塔が上部及びそれと反対側の底部を有する充填物層を収容し、該充填物層の底部が該交換塔の断面の少なくとも一部を横切って延びる、交換塔を提供する工程；
第１の長手方向の部材と、該第１の長手方向の部材から水平方向に間隔を置いて配置された第２の長手方向の部材とを含む少なくとも一対の長手方向の部材を含む複数の水平方向に間隔を置いて配置された長手方向の部材であって、各長手方向の部材が、前記交換塔の断面の少なくとも一部を横切って延び、前記充填物層の底部に隣接する上端、及び該上端と反対側の下端を有する、複数の水平方向に間隔を置いて配置された長手方向の部材を前記交換塔において提供する工程；
前記充填物層の底部から鉛直方向に間隔を置いて配置されかつ前記交換塔の断面の少なくとも一部を横切って延びる少なくとも１つのプレートであって、該プレートが、前記交換塔において降下する液体の流れの第１の部分を集めるよう適合され、第１の端部及びそれと反対側の第２の端部を有し、該プレートの第１の端部が前記第１の長手方向の部材に接続され、該プレートの第２の端部が前記第２の長手方向の部材に接続された、少なくとも１つのプレートを前記交換塔において提供する工程；並びに
該プレートと連通しかつ該プレートの下の第１の場所から該プレートの上の第２の場所まで前記交換塔において上昇する蒸気の流れの少なくとも一部を受け入れ、そして送るよう適合された少なくとも１つの蒸気ライザーであって、該蒸気ライザーが、充填物の底部から鉛直方向に間隔を置いて配置されたキャップ、前記プレートに接続されかつ該プレートの上方に突き出て該キャップに接続する少なくとも１つの直立壁、及び蒸気の流れの少なくとも一部を該蒸気ライザーから外側に送るよう適合された少なくとも１つの開口部を有する、少なくとも１つの蒸気ライザーを前記交換塔において提供する工程
を含む、交換塔において降下する液体の流れを集めて再分配するための装置を組み立てる方法。
【請求項１８】
前記第１の長手方向の部材と前記第２の長手方向の部材のうち少なくとも１つが、前記充填物層の少なくとも一部を構造的に支持する、請求項１７に記載の装置を組み立てる方法。
【請求項１９】
前記交換塔の断面の少なくとも一部を横切って延びる少なくとも１つの移動流路であって、前記少なくとも１つのプレート上に集められた液体の少なくとも一部の流れを受け入れて送るよう適合された少なくとも１つの移動流路を前記交換塔において提供する工程をさらに含む、請求項１７又は１８に記載の装置を組み立てる方法。
【請求項２０】
前記少なくとも１つの移動流路と連通している少なくとも１つの導管であって、集められた液体の少なくとも一部を前記少なくとも１つの移動流路から前記交換塔の下方に受け入れて送るよう適合された少なくとも１つの導管を前記交換塔において提供する工程をさらに含む、請求項１９に記載の装置を組み立てる方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱及び／又は物質移動プロセスのための充填交換塔において降下する液体を集めて再分配するための装置及び方法に関する。本発明は、蒸留を利用する低温空気分離プロセスで特に適用されるが、本発明は、充填物（例えば、ランダム又はストラクチャード充填物）を用いる他の熱及び／又は物質移動プロセスで使用してもよい。本発明はまた、充填交換塔において降下する液体を集めて再分配するための装置を組み立てる方法にも関する。
【０００２】
本明細書で用いられる場合には、「塔」（又は「交換塔」）という用語は、蒸留又は精留塔あるいは蒸留又は精留帯域を意味し、すなわち、例えば、塔内に備え付けた充填エレメント又は一連の垂直に間隔をあけたトレイ若しくはプレート上で気相と液相を接触させることにより、気相と液相を向流式に接触させて流体混合物の分離を行う塔又は帯域を意味する。
【０００３】
「充填物」という用語は、２相が向流式に流れる際に気−液界面における物質移動を可能にするよう液体のために表面積を提供するための塔の内部構造物として用いられる所定の大きさ、形状及び構成の中実又は中空体を意味する。充填物の２つの広い分類は「ランダム」と「ストラクチャード」である。
【０００４】
「ランダム充填物」は、個々の部材が互いに対してあるいは塔の軸線に対していかなる特定の方位も持たない充填物を意味する。ランダム充填物は、塔内にランダムに装填される、単位容積あたりの表面積が大きな、小さい中空の構造体である。
【０００５】
「ストラクチャード充填物」は、個々の部材が互いに対してかつ塔の軸線に対して特定の方位を有する充填物を意味する。ストラクチャード充填物は、通常、層をなして又はスパイラルバインディングとして積重された薄い金属箔、エキスパンドメタル又は製織ワイヤスクリーンから作製されるが、他の製作材料、例えば、無地のシートメタルを使用してもよい。
【背景技術】
【０００６】
蒸留又は直接接触冷却などのプロセスでは、向流の液体流と蒸気流の間で熱及び物質移動を促進させるために、ストラクチャード充填物を使用することが有利である。ストラクチャード充填物は、ランダム充填物又はトレイと比較すると、より低い圧力損失で以って熱及び物質移動に関するより高い効率の利点を提供する。ストラクチャード充填物はまた、ランダム充填物よりも予測可能な性能を有する。
【０００７】
空気の低温分離は、液体と蒸気を向流式に接触させて蒸留塔を通過させることにより行われる。混合物の蒸気相はより揮発性の成分（例えば窒素）の濃度を常に増加させながら上昇し、その一方、混合物の液相は揮発性のより低い成分（例えば酸素）の濃度を常に増加させながら降下する。
【０００８】
種々の充填物又はトレイを使用して、混合物の液相と気相を接触させてそれらの相の間での物質移動を行うことができる。蒸留のために充填物を使用することは、標準的な手法であり、そしてそれには圧力損失が重要である場合に多くの利点がある。
【０００９】
液体と蒸気の充填物への最初の供給は、通常、分配器によりなされる。充填物に液体を実質的に均一に供給するのが役目の液体分配器は充填物の上方に位置し、その一方で、充填物の下の方に実質的に均一な蒸気の流れを作るのが役目の蒸気分配器は充填物の下方に位置する。蒸気分配器に加えて、液体コレクターがまた充填物の下方に位置し、その役目は充填物を出る液体をすべて集めてそれを塔のさらに下へ導くことである。液体コレクターと蒸気分配器を同じ装置内に含めることが一般的であり、その装置は両方の役目を果たす。
【００１０】
「充填塔のための支持装置」と題した特許文献１（Ｒｏｂｉｎｓｏｎら）は、充填塔のための支持装置を開示している。この支持装置は、充填材のための支持装置と降下する液体のためのコレクターの両方として機能するよう意図されている。
【００１１】
従来技術は、充填塔において液体を集めて再分配するための他の多くの装置を含む。一般に、これらの装置は、塔内の特定の場所で支持する必要がありかつ塔内に空間（高さ）を要する独立した複数の設備を含み、それゆえ塔が高くなる。結果として、塔の製作、輸送、据え付け及び運転コストが高くなる。
【００１２】
【特許文献１】米国特許第４，７４４，９２９号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
追加の塔の高さやそれに関連するコストを比較的ほとんど必要としない、交換塔において降下する液体の流れを集めて再分配するための装置及び方法を得ることが望ましい。
【００１４】
液体コレクターが支持格子又は他の部材で容易に一体化される、交換塔において降下する液体の流れを集めて再分配するための装置及び方法を得ることがさらに望ましい。
【００１５】
交換塔において降下する液体の流れを集めて再分配するための、新規でより効率的な装置及び方法を得ることがなおさらに望ましい。
【００１６】
交換塔において降下する液体の流れを集めて再分配しつつ、蒸気を効果的に分配する装置及び方法を得ることがなおさらに望ましい。
【００１７】
従来技術の困難、問題、制限、不利な点及び欠陥を克服してより良くかつより多くの有利な結果を提供する、交換塔において降下する液体の流れを集めて再分配するための装置及び方法を得ることがなおさらに望ましい。
【００１８】
従来技術よりも良好な液体の分配を提供し、従来技術の困難及び不利な点の多くをさらに克服してより良くかつより多くの有利な結果を提供する、交換塔において降下する液体の流れを集めて再分配するための装置を組み立てる方法を得ることが同様に望ましい。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明は、交換塔において降下する液体の流れを集めて再分配するための装置及び方法である。本発明はまた、このような装置を組み立てる方法も包含する。
【００２０】
装置及びその変化形には幾つかの態様がある。第１の態様では、長手方向の軸線及び断面を有する交換塔であって、該交換塔が上部及びそれと反対側の底部を有する充填物層を収容し、該充填物層の底部が該交換塔の断面の少なくとも一部を横切って延びる、交換塔において降下する液体の流れを集めて再分配するための装置は、３つの構成要素を含む。第１の構成要素は、第１の長手方向の部材と、該第１の長手方向の部材から水平方向に間隔を置いて配置された第２の長手方向の部材とを含む少なくとも一対の長手方向の部材を含む複数の水平方向に間隔を置いて配置された長手方向の部材である。各長手方向の部材は、交換塔の断面の少なくとも一部を横切って延び、充填物層の底部に隣接する上端、及び該上端と反対側の下端を有する。第２の構成要素は、充填物層の底部から鉛直方向に間隔を置いて配置されかつ交換塔の断面の少なくとも一部を横切って延びる少なくとも１つのプレートである。このプレートは、交換塔において降下する液体の流れの第１の部分を集めるよう適合され、第１の端部及びそれと反対側の第２の端部を有する。プレートの第１の端部は第１の長手方向の部材に接続され、プレートの第２の端部は第２の長手方向の部材に接続される。第３の構成要素は、プレートと連通しかつプレートの下の第１の場所からプレートの上の第２の場所まで交換塔において上昇する蒸気の流れの少なくとも一部を受け入れ、そして送るよう適合された少なくとも１つの蒸気ライザーである。蒸気ライザーは、充填物の底部から鉛直方向に間隔を置いて配置されたキャップ、プレートに接続されかつプレートの上方に突き出てキャップに接続する少なくとも１つの直立壁、及び蒸気の流れの少なくとも一部を蒸気ライザーから外側に送るよう適合された少なくとも１つの開口部を有する。
【００２１】
装置の第１の態様には幾つかの変化形がある。１つの変化形では、蒸気ライザーの少なくとも１つの開口部は、蒸気ライザーの少なくとも１つの直立壁における少なくとも１つの穴を含む。もう１つの変化形では、第１の長手方向の部材と第２の長手方向の部材のうち少なくとも１つは、充填物層の少なくとも一部を構造的に支持する。
【００２２】
別の変化形では、キャップは、交換塔において降下する液体の流れの第２の部分を受け入れるよう適合され、かつプレートへ下方に液体の流れの第２の部分の少なくとも大部分を偏向するよう適合される。さらに別の変化形では、キャップは、交換塔において降下する液体の流れの第２の部分を受け入れて集めるよう適合された収集流路を含む。
【００２３】
装置の第２の態様は、上記の第１の態様と同様であるが追加の構成要素を含む。この追加の構成要素は、交換塔の断面の少なくとも一部を横切って延びる少なくとも１つの移動流路であって、少なくとも１つのプレート上に集められた液体の少なくとも一部の流れを受け入れて送るよう適合された少なくとも１つの移動流路である。この変化形の変化形では、少なくとも１つの移動流路は、交換塔の内周よりも小さいか又はそれに等しい外周を有する環状流路を含む。
【００２４】
装置の第３の態様は、装置の第２の態様と同様であるが追加の構成要素を含む。この追加の構成要素は、少なくとも１つの移動流路と連通している少なくとも１つの導管であって、集められた液体の少なくとも一部を少なくとも１つの移動流路から交換塔の下方に受け入れて送るよう適合された少なくとも１つの導管である。
【００２５】
本発明の別の態様は、長手方向の軸線及び断面を有する交換塔において降下する液体の流れと上昇する蒸気の流れを集めて再分配するための方法である。交換塔は、上部及びそれと反対側の底部を有する充填物層を収容する。充填物層の底部は、交換塔の断面の少なくとも一部を横切って延びる。本方法の第１の態様は複数の工程を含む。第１の工程は、降下する液体の流れを交換塔の上部に導入することである。第２の工程は、上昇する蒸気の流れを交換塔の下部に導入することである。第３の工程は、装置の第１の態様において上に記載した３つの構成要素を含む装置を交換塔内に配置することである。第４の工程は、蒸気の流れの少なくとも一部を塔の下部から少なくとも１つの蒸気ライザー付近のプレートの下の第１の場所まで通過させることである。
【００２６】
本方法の第１の態様には多くの変化形がある。１つの変化形では、蒸気ライザーの少なくとも１つの開口部は、蒸気ライザーの少なくとも１つの直立壁における少なくとも１つの穴を含む。もう１つの変化形では、第１の長手方向の部材と第２の長手方向の部材のうち少なくとも１つは、充填物層の少なくとも一部を構造的に支持する。
【００２７】
本方法の第１の態様の別の変化形では、キャップは、交換塔において降下する液体の流れの第２の部分を受け入れるよう適合され、かつプレートへ下方に液体の流れの第２の部分の少なくとも大部分を偏向するよう適合される。さらに別の変化形では、キャップは、交換塔において降下する液体の流れの第２の部分を受け入れて集めるよう適合された収集流路を含む。
【００２８】
本方法の第２の態様は、本方法の第１の態様と同様であるが２つの追加の工程を含む。第１の追加の工程は、交換塔の断面の少なくとも一部を横切って延びる少なくとも１つの移動流路であって、少なくとも１つのプレート上に集められた液体の少なくとも一部の流れを受け入れて送るよう適合された少なくとも１つの移動流路を提供することである。第２の追加の工程は、少なくとも１つのプレート上に集められた液体の少なくとも一部の流れを少なくとも１つの移動流路に分配することである。本方法の第２の態様の変化形では、少なくとも１つの移動流路は、交換塔の内周よりも小さいか又はそれに等しい外周を有する環状流路を含む。
【００２９】
本方法の第３の態様は、本方法の第２の態様と同様であるが３つの追加の工程を含む。第１の追加の工程は、少なくとも１つの移動流路と連通している少なくとも１つの導管であって、集められた液体の少なくとも一部を少なくとも１つの移動流路から交換塔の下方に受け入れて送るよう適合された少なくとも１つの導管を提供することである。第２の追加の工程は、少なくとも１つの移動流路に分配された、集められた液体の少なくとも一部の流れを少なくとも１つの導管に送ることである。第３の追加の工程は、少なくとも１つの導管において、少なくとも１つの移動流路から受け入れた集められた液体の少なくとも一部を交換塔の下方に送ることである。
【００３０】
本発明の別の態様は、交換塔において降下する液体の流れを集めて再分配するための装置を組み立てる方法である。組み立てる方法の第１の態様は複数の工程を含む。第１の工程は、長手方向の軸線及び断面を有する交換塔であって、該交換塔が上部及びそれと反対側の底部を有する充填物層を収容し、該充填物層の底部が該交換塔の断面の少なくとも一部を横切って延びる、交換塔を提供することである。第２の工程は、第１の長手方向の部材と、該第１の長手方向の部材から水平方向に間隔を置いて配置された第２の長手方向の部材とを含む少なくとも一対の長手方向の部材を含む複数の水平方向に間隔を置いて配置された長手方向の部材を交換塔において提供することである。各長手方向の部材は、交換塔の断面の少なくとも一部を横切って延び、充填物層の底部に隣接する上端、及び該上端と反対側の下端を有する。
【００３１】
第３の工程は、充填物層の底部から鉛直方向に間隔を置いて配置されかつ交換塔の断面の少なくとも一部を横切って延びる少なくとも１つのプレートを交換塔において提供することである。このプレートは、交換塔において降下する液体の流れの第１の部分を集めるよう適合され、第１の端部及びそれと反対側の第２の端部を有する。プレートの第１の端部は第１の長手方向の部材に接続され、プレートの第２の端部は第２の長手方向の部材に接続される。
【００３２】
第４の工程は、プレートと連通しかつプレートの下の第１の場所からプレートの上の第２の場所まで交換塔において上昇する蒸気の流れの少なくとも一部を受け入れ、そして送るよう適合された少なくとも１つの蒸気ライザーを交換塔において提供することである。蒸気ライザーは、充填物の底部から鉛直方向に間隔を置いて配置されたキャップ、プレートに接続されかつプレートの上方に突き出てキャップに接続する少なくとも１つの直立壁、及び蒸気の流れの少なくとも一部を蒸気ライザーから外側に送るよう適合された少なくとも１つの開口部を有する。
【００３３】
組み立てる方法の第１の態様の変化形では、第１の長手方向の部材と第２の長手方向の部材のうち少なくとも１つは、充填物層の少なくとも一部を構造的に支持する。
【００３４】
装置を組み立てる方法の第２の態様は、組み立てる方法の第１の態様と同様であるが追加の工程を含む。追加の工程は、交換塔の断面の少なくとも一部を横切って延びる少なくとも１つの移動流路であって、少なくとも１つのプレート上に集められた液体の少なくとも一部の流れを受け入れて送るよう適合された少なくとも１つの移動流路を交換塔において提供することである。
【００３５】
装置を組み立てる方法の第３の態様は、組み立てる方法の第２の態様と同様であるが追加の工程を含む。追加の工程は、少なくとも１つの移動流路と連通している少なくとも１つの導管であって、集められた液体の少なくとも一部を少なくとも１つの移動流路から交換塔の下方に受け入れて送るよう適合された少なくとも１つの導管を交換塔において提供することである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
本発明は、一例として添付図面を参照して説明される。
【００３７】
図１〜７は、交換塔において降下する液体を集めて分配するための装置及び方法の幾つかの実施態様を示している。図１及び２は小さな直径を有する交換塔における装置の実施態様を示し、一方で、図５〜７は大きな直径の交換塔における装置の幾つかの実施態様を示している。当業者であれば、本明細書で示されかつ説明される多くの実施態様の変化形と同様に、本発明の概念を組み入れた他の多くの実施態様が可能であることを理解するであろう。
【００３８】
図１及び２を参照すると、交換塔１４において降下する液体の流れを集めて再分配するための装置１０が示される。交換塔は充填物層１２を収容している。装置及び方法はストラクチャード充填物に関連して本明細書で説明されるが、当業者であれば、装置及び方法が他のタイプの充填物（例えば、ランダム充填物）とともに使用できることを理解するであろう。
【００３９】
充填物層１２は支持格子１６によって支持され、この支持格子１６は、典型的には交換塔１４の断面を横切って延びる細長い金属部材である。デッキ又はプレート１８（例えば、平らな金属プレート）が支持格子１６間に配置され、そして溶接又は他の固定手段によって各支持格子１６に接続されている。プレート１８はまた、支持格子１６から交換塔１４の内壁まで延び、接続手段２６によって内壁に接続されている。
【００４０】
蒸気ライザー２０はこのプレートに含められる。当業者であれば、蒸気ライザーが多くの形状又は形態を取り得ることを理解するであろう。示される蒸気ライザーは、プレート１８に固定された間隔を置いて配置された直立壁３０を有する。蒸気ライザーの上部のキャップ２４は直立壁に接続され、直立壁は穴を開けられ、交換塔において上昇して蒸気ライザーに入る蒸気が穴２２を通過して最終的に充填物層１２に入るよう上方へ上昇し続けることができるようになっている。
【００４１】
図１に示されるように、充填物層１２を通過する液体の大部分は、プレート１８より上の開放領域を通って雨のように降り注ぐ。しかしながら、概略図で示されるように、液体の一部は、交換塔１４の内壁に沿ってそして支持格子１６の両側に沿って流れ落ちる。
【００４２】
下方に降り注ぐ液体の大部分はプレート１８上に落ちるが、降下する液体の一部は蒸気ライザー２０のキャップ２４上に落ちる。図３は、キャップが液体をプレートへ下方に偏向するよう下方に屈曲した延長部３２を有する１つの変化形を示している。図４は、キャップが間隔を置いて配置された直立の流路壁３４を有する流路の形態である別の変化形を示している。流路において集められた液体は、蒸気ライザー２０の上の流路の一方又は両方の端部から下方へプレート１８に流れることができる。当業者であれば、キャップの他の形状及びキャップから下のプレートへ液体を送るための手段を理解するであろう。
【００４３】
プレート１８上に集められた液体は、プレートから交換塔１４の下方へ送られる。図２及び図５〜７は、これを達成するための種々の手段を有する幾つかの実施態様を示している。次いで、液体は水だめ（図示せず）又は下の分配器（図示せず）に導かれる。
【００４４】
図２では、液体はトレイ１８のいずれの端部にも流れ、溢流管（ダウンカマー）（ｄｏｗｎｃｏｍｅｒ）２８に落ちる。当業者であれば、溢流管の大きさ、形状、位置、配列及び数に関して他の変化形が可能であることを理解するであろう。
【００４５】
図５に図示される実施態様で示されるように、交換塔１４の断面を横切って延びる流路３６は、流路の両側でプレート１８から流れる液体を受け入れる。１つ又は複数の溢流管３８は、流路３６において集められた液体を受け入れ、その液体を交換塔の下方へ送る。
【００４６】
図６に図示される実施態様では、環状の流路（ガター）４６はトレイ１８から集められた液体を受け入れる。環状の流路に受け入れられた液体は、図６に示されるように、種々の場所に位置される溢流管４８を介して下方に送られる。好ましくは、環状の流路は、図６に示されるように、連続でそして交換塔１４の内壁の周囲に隣接している。しかしながら、当業者であれば、環状の流路が連続で交換塔の内壁に隣接している必要はなく、他の種々の配置が可能であることを理解するであろう。
【００４７】
図７は、複数の流路３６と、溢流管３８であって、プレート１８上に集められた液体を受け入れ、そしてその液体を溢流管を介して交換塔１４の下方に送るための溢流管３８との別の可能な配置を示している。図７は、交換塔の直径に平行でかつそれから等距離にある等しい寸法を有する２つの間隔を置いて配置された流路３６を示している。しかしながら、当業者であれば、他の多くの配置及び変化形が可能であることを理解するであろう。
【００４８】
図５及び７の両方の溢流管３８は、交換塔１４の直径に関連して示される位置に配置された円形導管として図示されている。しかしながら、当業者であれば、この溢流管は他の形状を有することができるか及び／又は他の位置に配置することができることを理解するであろう。
【００４９】
また、好ましい実施態様では、プレート１８は支持格子１６と一体化され、充填物層１２のための構造的な支持を提供する。しかしながら、他のデザインも可能である。例えば、１つ又は複数のプレートは、交換塔１４内に配置された他の細長い部材に接続することができ、この細長い部材は、１つ又は複数のプレートから上方へ充填物層の底部又は底部付近まで延びている。当業者であれば、種々の組み合わせ（例えば、幾つかの細長い部材が構造的な支持を提供し、一方で、他の細長い部材は構造的な支持を提供しない）を含め、他の種々の配置が可能であることを理解するであろう。
【００５０】
液体コレクターを支持格子（及び／又は他の部材）と一体化することで、装置によって占められる塔高さは、従来技術の液体コレクターの装置によって占められる高さよりも低くなり、設備の相対的なコストも低くなる。より短い交換塔の最終的な結果として、塔の製作、輸送、据え付け及び運転コストが低くなる。より安価で容易な製作に加えて、液体コレクター／再分配器は、低いターンダウンで良好な操作性を提供し、空気分離蒸留において用いられる交換塔の流動様式全体にわたってうまく動作する。
【００５１】
本明細書では幾つかの具体的な実施態様を参照して示されそして説明されているが、それでもなお、本発明は、本明細書で示されそして説明された詳細に限定されることを意図するものではない。それよりも、特許請求の範囲に記載されたものの範囲内及びそれらと均等なものの範囲内で、かつ本発明の趣旨から逸脱することなしに、詳細において種々の変更を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の１つの実施態様の模式横断立面図である。
【図２】本発明の１つの実施態様の模式断面図である。
【図３】本発明の１つの実施態様に関する蒸気ライザーの１つのタイプの横断立面図である。
【図４】本発明の別の実施態様に関する蒸気ライザーの別のタイプの横断立面図である。
【図５】本発明の別の実施態様を含む塔の模式断面図である。
【図６】本発明の別の実施態様を含む交換塔の模式断面図である。
【図７】本発明の別の実施態様を含む塔の模式断面図である。
【符号の説明】
【００５３】
１０    装置
１２    充填物層
１４    交換塔
１６    支持格子
１８    プレート
２０    蒸気ライザー
２２    穴
２４    キャップ
２６    接続手段
２８    溢流管
３０    直立壁
【図１】
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【図２】
0004638531.tif 000003
【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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