(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
物質移動又は熱交換塔において、上に重なるゾーンから降下する液体を捕捉し混合する液体混合コレクタ（１）であって、前記液体混合コレクタ（１）は、
環状のサンプ（１１０）及び１つ又は複数の弦形サンプ（１２０）と、
垂直の隔壁（１３０）によって互いに区切られている少なくとも第１及び第２のサンプゾーン（１０、２０）であって、少なくとも１つの排出口（３０）が前記第１及び第２のサンプゾーン（１０、２０）のそれぞれに配置され、液体が、前記第１及び第２のサンプゾーン（１０、２０）に存在する場合、前記排出口（３０）から流出することができる、少なくとも第１及び第２のサンプゾーン（１０、２０）と、
それぞれが少なくとも部分的に、前記第１及び第２のサンプゾーン（１０、２０）のうちの１つによって境界付けられた、少なくとも第１及び第２の液体回収領域（４０、５０）とを備え、
前記第１及び第２の液体回収領域（４０、５０）は、それぞれ、前記第１及び第２の液体回収領域（４０、５０）の中に配置された、少なくとも第１及び第２のセット（６０、７０）の離間された液体回収チャネル（８０）を有しており、前記第１のセット（６０）の液体回収チャネル（８０）は、前記第１及び第２の液体回収領域（４０、５０）のそれぞれにおいて、前記液体回収チャネル（８０）が、前記第２のセット（７０）の液体回収チャネル（８０）とほぼ平行であり、前記第２のセット（７０）の液体回収チャネル（８０）と共に散在されるように具現化され、前記液体回収チャネル（８０）内に配置された排水開口（８２）は、液体が、前記液体回収チャネル（８０）内に存在する場合、前記液体回収チャネル（８０）から前記第１及び第２のサンプゾーン（１０、２０）内へ流出することを可能にしており、
また、前記液体混合コレクタ（１）は、前記液体回収領域（４０、５０）の前記液体回収チャネル（８０）間の間隔に配設された上昇蒸気流チャネル（９０）を備え、
前記第１及び第２の液体回収領域（４０、５０）の前記第１のセット（６０）の液体回収チャネル（８０）が、前記第１のサンプゾーン（１０）と関連付けられており、その結果、液体が、前記第１のセット（６０）の液体回収チャネル（８０）に存在する場合、前記第１のセット（６０）の液体回収チャネル（８０）の前記排水開口（８２）を通って前記第１のサンプゾーン（１０）内に優先的に流入し、
前記第１及び第２の液体回収領域（４０、５０）の前記第２のセット（７０）の液体回収チャネル（８０）が、前記第２のサンプゾーン（２０）と関連付けられており、その結果、液体が、前記第２のセット（７０）の液体回収チャネル（８０）に存在する場合、前記第２のセット（７０）の液体回収チャネル（８０）の前記排水開口（８２）を通って前記第２のサンプゾーン（２０）内に優先的に流入し、
前記第１及び第２のセット（６０、７０）の液体回収チャネル（８０）の隣接する液体回収チャネル（８０）が、少なくとも２つから４つの平行な水平面（１００）のうちの１つに、互いに垂直方向に変位されて配置されている、液体混合コレクタ（１）。
【請求項２】
前記液体混合コレクタ（１）が、偶数個の弦形サンプ（１２０）を備え、
前記第１のサンプゾーン（１０）が、前記環状のサンプ（１１０）の少なくとも１つの部分と、１つ又は複数の弦形サンプ（１２０）の１つの部分とを備え、
前記第２のサンプゾーン（２０）が、前記環状のサンプ（１１０）の少なくとも１つの部分と、１つ又は複数の弦形サンプ（１２０）の１つの部分とを備える、請求項１に記載の液体混合コレクタ（１）。
【請求項３】
前記液体混合コレクタ（１）が、奇数個の弦形サンプ（１２０）を備え、
前記第１のサンプゾーン（１０）が、前記環状のサンプ（１１０）の少なくとも１つの部分と、１つの弦形サンプ（１２０）の少なくとも１つの部分、１つの分割された弦形サンプ（１２６）のみの少なくとも一部分及び残りの分割されていない弦形サンプ（１２８）の半分とを備え、
前記第２のサンプゾーン（２０）が、前記環状のサンプ（１１０）の少なくとも１つの部分と、１つの弦形サンプ（１２０）の少なくとも１つの部分、１つの分割された弦形サンプ（１２６）のみの少なくとも一部分及び残りの分割されていない弦形サンプ（１２８）の半分とを備え、
前記第１のサンプゾーン（１０）と関連付けられた前記弦形サンプ（１２０）が、前記第２のサンプゾーン（２０）と関連付けられた前記弦形サンプ（１２０）と交互に配置されている、請求項１に記載の液体混合コレクタ（１）。
【請求項４】
前記液体混合コレクタ（１）が、サンプゾーン（１０、２０）ごとに１つから４つの排出口（３０）によって排出されることになる液体を回収するのに適しており、前記液体混合コレクタ（１）が、２つから１０の弦形サンプ（１２０）を備える、請求項２又は請求項３に記載の液体混合コレクタ（１）。
【請求項５】
前記液体混合コレクタ（１）が、前記コレクタ（１）の下に配設された塔のセクションに分配されることになる液体を回収するのに適しており、前記液体混合コレクタ（１）が、前記弦形サンプ（１２０）に直角の向きに、前記コレクタの直径にわたって測定して、メートル当たり１つから２０の弦形サンプ（１２０）を備える、請求項２又は請求項３に記載の液体混合コレクタ（１）。
【請求項６】
前記コレクタ（１）の高さ（ｈ）が、２メートル未満である、請求項１から５までのいずれか一項に記載の液体混合コレクタ（１）。
【請求項７】
前記２つから４つの平行な水平面（１００）のそれぞれにおける前記液体回収チャネル（８０）が、前記水平面（１００）のそれぞれにおいて、ほぼ同量の液体を回収するように具現化される、請求項１から６までのいずれか一項に記載の液体混合コレクタ（１）。
【請求項８】
前記液体回収チャネル（８０）が、液体回収チャネルのサブセット（８４）に細分化され、それぞれのサブセット（８４）が、前記水平面（１００）のそれぞれにおける１つの液体回収チャネル（８０）から構成され、隣接するサブセット（８４、８４’）が、前記第１及び第２のサンプゾーン（１０、２０）と交互に関連付けられている、請求項１から７までのいずれか一項に記載の液体混合コレクタ。
【請求項９】
前記第１及び第２の液体回収領域（６０、７０）が、それぞれの領域（６０、７０）において、ほぼ同量の液体を回収するように具現化される、請求項１から８までのいずれか一項に記載の液体混合コレクタ（１）。
【請求項１０】
液体が、上に重なるゾーンから前記液体回収チャネル（８０）内に降下するときに導くための表面を有する、複数の上方に向かって延在するデフレクタが、前記コレクタ（１）に存在しない、請求項１から９までのいずれか一項に記載の液体混合コレクタ（１）。
【請求項１１】
液体が前記第１のセット（６０）の液体回収チャネル（８０）に存在する場合、前記液体の少なくとも一部分が、前記第１のセット（６０）の液体回収チャネル（８０）の前記排水開口（８２）を通って前記第１のサンプゾーン（１０）内に流入する、請求項１から１０までのいずれか一項に記載の液体混合コレクタ（１）。
【請求項１２】
液体が前記第２のセット（７０）の液体回収チャネル（８０）に存在する場合、前記液体の少なくとも一部分が、前記第２のセット（７０）の液体回収チャネル（８０）の前記排水開口（８２）を通って前記第２のサンプゾーン（２０）へ流入する、請求項１１に記載の液体混合コレクタ。
【請求項１３】
請求項１から１２までのいずれか一項に記載の１つ又は複数の液体混合コレクタ（１）を備える物質移動又は熱交換塔。
【請求項１４】
１０ｍ３／ｍ２ｈより大きい液体流量用の物質移動又は熱交換塔における、請求項１から１２までのいずれか一項に記載の液体混合コレクタ（１）の使用。
【請求項１５】
請求項１３に記載の物質移動又は熱交換塔において降下する液体を回収し混合する方法であって、
−  少なくとも第１の液体回収領域（４０）及び第２の液体回収領域（５０）それぞれの内部に配置された少なくとも第１及び第２のセットの液体回収チャネル（６０、７０）内で、降下する液体を回収するステップであって、前記第１のセットの液体回収チャネル（６０）は、少なくとも前記第１の液体回収領域（４０）、及び前記第２の液体回収領域（５０）において、前記液体回収チャネル（８０）が、前記第２のセットの液体回収チャネル（７０）とほぼ平行であり、前記第２のセットの液体回収チャネル（７０）と共に散在されるように具現化され、前記第１及び第２のセットの液体回収チャネル（６０、７０）の隣接する液体回収チャネル（８０’）が、少なくとも２つから４つの平行な水平面（１００）のうちの１つに、互いに垂直方向に変位されて配置されている、ステップと、
−  第１の量の液体を、前記第１の液体回収領域（４０）及び前記第２の液体回収領域（５０）の両方の前記第１のセットの液体回収チャネル（６０）から、第１のサンプゾーン（１０）内へ優先的に導き、第２の量の液体を、少なくとも前記第１の液体回収領域（６０）及び前記第２の液体回収領域（５０）の前記第２のセットの前記液体回収チャネル（７０）から第２のサンプゾーン（２０）内へ優先的に導くステップと、
−  前記第１及び第２のサンプゾーン（１０、２０）から前記液体を排水するステップとを備える方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、物質移動又は熱交換塔において、上に重なるゾーンから降下する液体を捕捉し混合する液体混合コレクタに関する。本発明は、また、このコレクタを備える物質移動又は熱交換塔、物質移動又は熱交換塔におけるこのコレクタの使用、及び物質移動又は熱交換塔において降下する液体を回収し混合する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
物質移動塔は、熱交換塔を含めて、典型的に、シェルと、シェルの内部に複数のゾーンとを含み、その中では、充填物及び／又はトレイが、塔の内部を流れる流体のストリーム間の物質又は熱移動を促進するために使用される。流体のストリームは、通常、１つ又は複数の下方へ流れる液体のストリーム、及び１つ又は複数の上昇する蒸気のストリームであるが、他の流体のストリームの組合せも可能であり得る。ゾーンの底部から出ていく液体は、ゾーンの水平断面にわたる異なる位置において、異なる濃度及び組成を有する可能性がある。これらの濃度及び組成の不均等分布を低減するために、下に重なるゾーンへ液体を分配する前に、多くの場合、液体は回収され混合される。不均等分布による有害な影響を回避するために、充填物が、いくつかのベッドに分割され得、降下する液体は、回収され、２つのベッド間の各部分において塔の断面にわたり再分配され得る。液体が１つのゾーンから別のゾーンへ降下する際に、所望する液体の回収、混合、及び分配を行うために、多くの場合、別個の回収、混合、及び分配構成要素が使用される。
【０００３】
例えば、再分配は、伝統的には、混合ドラムによって達成される。しかしながら、これらのそれぞれの構成要素によって垂直方向の間隔が占有され、物質又は熱移動などの流体のストリームの他の処理のための塔内部の使用可能な領域を減らしてしまい、所望する処理動作を果たすのに必要な間隔を提供するために、より高く、よってより高価な塔を利用することが必要となり得るため、別個の構成要素の使用は、望ましくない場合がある。
【０００４】
特に、最良の効率を達成するために、規則充填物のベッドは、ある一定の高さを超えるべきではない。ベッドの高さを高くすること、又は理論段数の数を増やすことにより、ベッドは不均等分布の影響をうけやすくなる。先に述べたように、不均等分布は、分離効率、及び塔の頂部で取り出される蒸留液のストリームの達成可能な純度に対して負の影響を有する。この観点は、沸点がとても近い成分の混合物の蒸留においてとても重要である。なぜなら、かかるタスクは、多くの段を用いてのみ達成され得るからである。かかる蒸留の実例は、エチルベンゼンからのスチレン・モノマーの分離を含む。
【０００５】
チムニー・トレイは、上述のタイプの塔内で充填物のベッドの下に置かれる、よく知られたタイプの液体コレクタである。これらは、充填物のベッドから流出する液体を回収し、次の充填物のベッドへ更に運ぶために使用される。かかるチムニー・トレイは、液体を収容する平らな水平部分から構成される。液体は、ダウンカマー内に回収され、ダウンカマーが液体をパイプへ案内する。水平部分はチムニー形状の開口を含み、そこを通って蒸気は上昇することができる。このチムニーは、「キャップ」又は「屋根」としての特徴を有し、降下する液体を回収し、トレイの水平部分上に液体を誘導する。
【０００６】
代替的なタイプの液体コレクタ、即ち、ベーン・コレクタが存在する。ベーン・コレクタは、チムニー・トレイよりも非常に単純な構造を有するが、低流体負荷用にのみ有用である。高負荷の（典型的には２５から３０ｍ３／ｍ２ｈ以上）用途では、より柔軟な設定ができるためにチムニー・トレイが好ましい。例えば、チムニーの高さを高くすることで、トレイ上の液体の高さがより高くなることを可能にし、チムニー間のこの融通のきく間隔は、この間隔が増加され、トレイ上で液体によって占有され得る、より大きな領域が得られることを可能にする。
【０００７】
したがって、チムニー・トレイは、様々なタイプの液体及び蒸気負荷を扱うために柔軟に施工され得る。しかしながら、この柔軟性は、構造の複雑さが増してしまうという欠点を有する。例えば、チムニーとトレイの水平部分との間の継ぎ目から液体が貫通しないように、トレイはしっかりと固定されていなくてはならない。結果として、チムニーは、溶接部品として作られ、次いでチムニー・トレイの水平部分上にやはり溶接される。したがって、チムニー・トレイは、構築するのにかなり費用がかかる液体コレクタの設計である。
【０００８】
チムニータイプ及びベーンタイプの液体コレクタは両方とも、先に述べたように混合ドラムと共に使用され得るが、しかしながら、これらの別個の液体回収構成要素及び混合構成要素の使用は、不利益に、ベッド間に追加のスペースをたくさんとり、塔の高さを増してしまう複雑な構造を必要とする。或いは、別個の混合ドラムを使用する代わりに、チムニー・トレイの頂部に設置された混合ボックスと組み合わされたチムニー・トレイが、ＥＰ０８７９６２６Ａ２から知られている。しかしながら、混合ボックスを使用してもなお、ベッド間のセクション（ｉｎｔｅｒｂｅｄ  ｓｅｃｔｉｏｎ）においてかなりの垂直方向の間隔が必要であり、この欠点は、先に述べたとおりである。液体回収及び混合機能の両方が組み合わされている特別なベーン・コレクタが米国特許第７，１１４，７０９Ｂ２号から知られているが、しかしながら、この特別なベーン・コレクタにもなお、例えば、高負荷を有する用途においては、ベーン・コレクタの欠点の問題があることに留意する。
【０００９】
結論として、液体回収及び混合機能が組み合わされたチムニー・トレイ、とりわけより費用が抑えられ、構築するための溶接が少なくてすむチムニー・トレイ、及び、特に、高負荷を有する用途で使用するためのチムニー・トレイを有することが望ましい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】ＥＰ０８７９６２６Ａ２
【特許文献２】米国特許第７，１１４，７０９Ｂ２号
【非特許文献】
【００１１】
【非特許文献１】Principles Of Mass Transfer And Separation Processes、B.K.Dutta著、2007年PHI Learning Initiatives出版(ISBN 978-8120329904)
【非特許文献２】Fundamentals and modeling of separation processes: absorption, distillation, evaporation and extraction、C.D.Holland著、1975年Prentice-Hall出版(ISBN 0-13-344390-6)
【非特許文献３】Chemical Engineering Design、Vol.6、Coulson & Richardson’s Chemical Engineering Series、R.K.Sinnott、John Metcalfe Coulson、及びJohn Francis Richardson著、第4版、2005年Elsevier出版(ISBN 0 7506 6538 6)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
最先端技術を根幹として、本発明の目的は、前述の不具合、特に、複雑で高価な構造、かなりの垂直方向のスペースを必要とすること、高液体負荷では有用性に欠けることなどの不具合の問題がない複合型液体混合コレクタを提供することである。本発明のさらなる目的は、この液体混合コレクタを備える物質移動又は熱交換塔、物質移動又は熱交換塔におけるこのコレクタの使用、及び物質移動又は熱交換塔において降下する液体を回収し混合する方法を提供することを含む。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明によれば、これらの目的は、物質移動又は熱交換塔において、上に重なるゾーンから降下する液体を捕捉し混合する液体混合コレクタにより達成され、このコレクタは、
−  少なくとも第１及び第２のサンプゾーンであって、少なくとも１つの排出口が第１及び第２のサンプゾーンのそれぞれに配置され、液体が、第１及び第２のサンプゾーンに存在する場合、この排出口から流出することができる、少なくとも第１及び第２のサンプゾーンと、
−  それぞれが少なくとも部分的に、第１及び第２のサンプゾーンのうちの１つによって境界付けられた、少なくとも第１及び任意で第２の液体回収領域と、
−  少なくとも第１の液体回収領域に配置された、少なくとも第１及び第２のセットの離間された液体回収チャネルであって、第１のセットの液体回収チャネルは、第１の液体回収領域において、液体回収チャネル（８０）が、第２のセットの液体回収チャネルとほぼ平行であり、第２のセットの液体回収チャネルと共に散在されるように具現化され、液体回収チャネル内に配置された排水開口は、液体が、液体回収チャネル内に存在する場合、液体回収チャネルから第１及び第２のサンプゾーン内へ流出することを可能にする、少なくとも第１及び第２のセットの離間された液体回収チャネルと、
−  液体回収領域の液体回収チャネル間の間隔に配設された上昇蒸気流チャネルとを備え、
−  第１の液体回収領域の第１のセットの液体回収チャネルが、第１のサンプゾーンと関連付けられており、その結果、液体が、第１のセットの液体回収チャネルに存在する場合、第１のセットの液体回収チャネルの排水開口を通って第１のサンプゾーン内に優先的に流入し、
−  第１の液体回収領域の第２のセットの液体回収チャネルが、第２のサンプゾーンと関連付けられており、その結果、液体が、第２のセットの液体回収チャネルに存在する場合、第２のセットの液体回収チャネルの排水開口を通って第２のサンプゾーン内に優先的に流入し、
−  第１及び第２のセットの液体回収チャネルの隣接する液体回収チャネルが、少なくとも２つから４つの平行な水平面のうちの１つに、互いに垂直方向に変位されて配置されている。
【００１４】
本発明者は、驚くべきことに、本発明の液体混合コレクタの構造では、相対的に溶接をあまり必要としないため、従来のチムニー・トレイと比較してこの液体混合コレクタが、相対的に単純で安価に構築され得ることを発見した。広範囲にわたる溶接の必要性をなくせたのは、液体回収チャネル、並びにチャネルが取り付けられる、下に重なる関連したガイド・プレート、及び／又は取り付けプレート、及び／又は支持プレート、及び／又は支持グリッド、及び／又は支持壁のシステムを使用した結果である。このシステムでは、チャネルは、単に、下に重なるプレート、支持体、グリッド及び／又は壁に置かれ、クランプ又はねじによって所望する場所に固定されるだけでよい。かかるクランプ又はねじによる取り付けシステムを使用することで、溶接の必要性を最小限に抑える。
【００１５】
更に、色付けされたトレーサーを使用した試験は、本発明の液体混合コレクタが、混合性において、混合ドラム又は混合ボックスのいずれかと組み合わされた従来のトレイと同じぐらい効率的であることを証明した。非常に重要なことには、本発明の液体混合コレクタは、よりコンパクトで、回収構成要素及び混合構成要素の別個の組合せに比べ、塔のベッド間のセクションにおいて垂直方向のスペースが非常に少なくてすむ。
【００１６】
米国特許第７，１１４，７０９Ｂ２号（以下ＵＳ‘７０９）で開示されたベーン式の液体混合コレクタと比較すると、ＵＳ‘７０９の液体混合コレクタは少なくとも２つの液体回収領域を必要とするが、本発明の液体混合コレクタは単一の液体回収領域のみ必要とするため、設計及び構築がより単純である。更に、ＵＳ‘７０９の液体混合コレクタは、降下する液体を液体回収チャネル内へ導くために、複数の複雑に構築されている上方に向かって延在するデフレクタを必要とする。対照的に、本発明の液体混合コレクタ及びその液体回収チャネルは、液体をチャネル内へ導流するのにこの特徴を必要とせず、したがって、これらは構築がより単純で、同時に構築するための費用も抑えられる。もちろん、先に述べたように、本発明のチムニータイプのトレイ設計は、高液体負荷を含む用途で使用するために柔軟に設計され得、一方、ＵＳ‘７０９のベーンタイプのトレイではこれは不可能である。
【００１７】
本発明によれば、これらのさらなる目的は、第１に、本発明の１つ又は複数の液体混合コレクタを備える物質移動又は熱交換塔によって達成され、第２に、液体流量が１０、好ましくは１５、より好ましくは２０ｍ３／ｍ２ｈより大きい物質移動又は熱交換塔における本発明の液体混合コレクタの使用によって達成される。
【００１８】
第３のさらなる目的は、物質移動又は熱交換塔において降下する液体を回収し混合する方法によって達成され、この方法は、
−  少なくとも第１の液体回収領域及び任意的な第２の液体回収領域それぞれの内部に配置された少なくとも第１及び第２のセットの液体回収チャネル内で、降下する液体を回収するステップであって、第１のセットの液体回収チャネルは、少なくとも第１の液体回収領域、及びもしあれば第２の液体回収領域において、液体回収チャネル（８０）が、第２のセットの液体回収チャネルとほぼ平行であり、第２のセットの液体回収チャネルと共に散在されるように具現化され、第１及び第２のセットの液体回収チャネルの隣接する液体回収チャネルが、少なくとも２つから４つの平行な水平面のうちの１つに、互いに垂直方向に変位されて配置されている、ステップと、
−  第１の量の液体を、第１の液体回収領域及びもしあれば第２の液体回収領域の両方の第１のセットの液体回収チャネルから、第１のサンプゾーン内へ優先的に導き、第２の量の液体を、少なくとも第１の液体回収領域及び第２の液体回収領域の第２のセットの液体回収チャネルから第２のサンプゾーン内へ優先的に導くステップと、
−  第１及び第２のサンプゾーンから液体を排水するステップとを備える。
【００１９】
本発明のこれらのさらなる目的は、本発明の液体混合コレクタ、即ち、液体回収及び混合機能が組み合わされ、したがって垂直方向のスペースが少なくてすむチムニー・トレイ、特に、費用が抑えられ、構築するための溶接が少なくてすむチムニー・トレイ、詳細には、高負荷を有する用途で使用するための液体混合コレクタによって得られる有用性を共有する。
【００２０】
本発明の液体混合コレクタの１つの実施例及び方法の１つの実施例では、第２の液体回収領域が存在する。更に別の実施例では、さらなる追加の液体回収領域が存在してもよい。
【００２１】
本発明の液体混合コレクタの１つの実施例では、コレクタは、環状のサンプと、優先的には１つ又は複数の弦形サンプとを備える。環状のサンプは、小径のコレクタにおいて液体回収のために単独で有利に使用され得、環状のサンプは、単一の水圧的に連通する（ｈｙｄｒａｕｌｉｃａｌｌｙ−ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｎｇ）システムにおいて液体を回収し分配するのに役立つ。更に環状のサンプは、コレクタ内に有利に溶接され得、それにより、漏れのリスクが最小限に抑えられる。しかしながら、弦形サンプは、大径のコレクタにおける液体連通及び分配のために必要とされる。弦形サンプは、サンプをサンプゾーンに分割する適度な大きさのプレートの使用を有利に可能にする。遮断又はエンド・プレートが、液体の流れを妨げるために使用され得、有孔プレート、メッシュ、ガーゼ、又は堰が、制御された液体の流れを可能にするために使用され得る。したがって、この様式では、サンプを部分に分割し、サンプゾーン及び分割されたサンプの生成を可能にすることができる。
【００２２】
偶数個の弦形サンプを有する液体混合コレクタの特定の実施例によれば、第１のサンプゾーンは、環状のサンプの少なくとも１つの部分と、１つ又は複数の弦形サンプの１つの部分、優先的にはそれぞれの弦形サンプの少なくとも１つの部分、より好ましくは全ての偶数番の弦形サンプとを備え、第２のサンプゾーンは、環状のサンプの少なくとも１つの部分と、１つ又は複数の弦形サンプの１つの部分、優先的にはそれぞれの弦形サンプの少なくとも１つの部分、より好ましくは全ての奇数番の弦形サンプとを備える。それらが偶数番なのか奇数番なのかを決定するために弦形サンプに番号を付けるときに、どちらの外縁から数え始めるかという選択は、恣意的にどちらのサンプゾーンが第１と符号を付けられ、どちらのサンプゾーンが第２と符号を付けられるかにより決定されることを当業者は理解するであろう。サンプ及びサンプゾーンの符号付けは、任意の分割されていない偶数番の弦形サンプが、第１と符号づけられたサンプゾーンと優勢に関連付けられ、任意の分割されていない奇数番の弦形サンプが、第２と符号づけられたサンプゾーンと優勢に関連付けられるようになされる。偶数個の弦形サンプを有する、より好ましい設計は、分割された弦形サンプ（サンプの１つの部分は１つのサンプゾーンの一部であり、別の部分は別のサンプゾーンの一部であるサンプ）を有さない。分割された弦形サンプを備えないかかる設計は、構築が容易で、単純であり、材料、技術者、溶接などが少なくてすむため安価である。
【００２３】
奇数個の弦形サンプを有する液体混合コレクタの特定の実施例によれば、第１のサンプゾーンは、環状のサンプの少なくとも１つの部分と、１つの弦形サンプの少なくとも１つの部分、好ましくは１つの分割された弦形サンプのみの少なくとも一部分及び残りの分割されていない弦形サンプの半分とを備え、第２のサンプゾーンは、環状のサンプの少なくとも１つの部分と、１つの弦形サンプの少なくとも１つの部分、好ましくは１つの分割された弦形サンプのみの少なくとも一部分及び残りの分割されていない弦形サンプの半分とを備え、第１のサンプゾーンと関連付けられた弦形サンプが、好ましくは第２のサンプゾーンと関連付けられた弦形サンプと交互に配置されている。先に述べたように、かかる設計は、分割された弦形サンプの数を最小限に抑え、したがってより単純で、より費用が抑えられた構造を可能にする。
【００２４】
弦形サンプを有する液体混合コレクタの１つの特定の実施例では、コレクタは、サンプゾーンごとに１つから４つの排出口によって排出されることになる液体を回収するのに適しており、コレクタは、２つから１０の弦形サンプを備える。かかる実施例では、コレクタの所望する用途、並びに望ましい混合及び回収特性に悪影響を及ぼすことなく構造を単純化するために、弦形サンプの数を最小限に抑えることが有利である。
【００２５】
弦形サンプを有する液体混合コレクタの別の特定の実施例では、コレクタは、コレクタの下に配設された塔のセクションに分配されることになる液体を回収するのに適しており、コレクタは、弦形サンプに直角の向きに、コレクタの直径にわたって測定して、メートル当たり１つから２０、好ましくは５つから１０の弦形サンプを備える。この特定の実施例では、コレクタの所望する用途に悪影響を及ぼすことなく分布密度を最適化するために弦形サンプの数を増やすことが有利である。この場合、弦形サンプは再分配器として機能する。この実施例では、他と同様に、１つ又は複数又は全てのサンプ領域が、複数の排出口を有してもよい。
【００２６】
別の実施例では、コレクタは、環状のサンプを備えず、少なくとも１つの分割された弦形サンプ又は２つの弦形サンプのいずれかを備え、第１の液体回収領域、及び存在する場合は第２の液体回収領域、並びに第１及び第２のセットの液体回収チャネルが、好ましくは、弦形サンプのそれぞれが、第１及び第２の回収領域のそれぞれから、ほぼ同量の回収された液体を受け入れるように具現化される。環状のサンプは、全体として、コレクタ内に溶接され、弦形サンプは、クランプ留め又はボルト締めによって取り付けられた垂直の隔壁によって構築され得、したがって、この実施例の構造では、溶接は有利に最小限に抑えられ得る。
【００２７】
先の実施例と同様の有利性を有する別の実施例では、第１のサンプゾーン及び第２のサンプゾーンは、垂直の隔壁によって互いに区切られている。垂直の隔壁の使用は、別個のサンプゾーンを構築する単純で低コストの方法である。
【００２８】
更に別の実施例では、コレクタの高さ（ｈ）は、２、好ましくは１．５、より好ましくは１メートル未満である。本発明のコレクタの設計は、コンパクトな構造を可能にし、これは、高さが限られた又は使用可能な垂直方向のスペースが限られた塔における用途では有用である。
【００２９】
コレクタのまた別の実施例では、２つから４つの平行な水平面のそれぞれにおける液体回収チャネルは、水平面のそれぞれにおいて、ほぼ同量の液体を回収するように具現化される。「ほぼ同量」とは、質量基準で量が互いの約１０％以内、好ましくは、測定方法の測定誤差を考慮した上で、量が同じであることを意味する。液体の量は、液体がコレクタ１の断面上に均一に分配され（「ふりそそがれ」）たときの、コレクタ１の排水開口８２を通る液体流量を基にし、それぞれの水平面のチャネルの液体流量の和を可算して評価され得る。図８Ｂを基にした実施例の場合、多くの場合、水平面ごとの液体の量は、それぞれのサンプゾーン用の全ての排出口（３０）の流量を全て可算することで利便性よく評価され得る。この実施例は、コレクタで得られる混合品質を高める有利性を有する。
【００３０】
コレクタのまた更に別の実施例では、液体回収チャネルは、液体回収チャネルのサブセットに細分化され、それぞれのサブセットは、水平面のそれぞれにおける１つの液体回収チャネルから構成され、隣接するサブセットが、第１及び第２のサンプゾーンと交互に関連付けられている。この実施例の設計は、混合品質への逆流蒸気の流れの影響を低減し、それぞれの面によって回収された液体の量のばらつきが補償される。
【００３１】
コレクタの別の実施例では、第２の液体回収領域が存在し、第１及び第２の液体回収領域は、それぞれの領域において、ほぼ同量の液体を回収するように具現化される。ほぼ同量の液体は、液体回収領域の大きさ、液体回収領域における液体回収チャネルの密度、配置、及び性質、並びにダウンカマーの数及び位置を変化させることによって回収され得る。この実施例の設計は、均一な混合を促進する。
【００３２】
コレクタの更に別の実施例では、液体が、上に重なるゾーンから液体回収チャネル内に降下するときに導くための表面を有する、複数の上方に向かって延在するデフレクタは、コレクタに存在しない。先に述べたように、かかる先行技術のデフレクタは、コレクタの複雑さ及びコストを増し、したがって、本発明においてなされ得るように、それらを排除することが有利である。更に、かかる上方に向かって延在するデフレクタは、特に流量が高めの場合、不利益に飛沫同伴のリスクを高める。この飛沫同伴のリスクが高くなるのは、上方に昇る気体が、上方に向かって延在するデフレクタから下のチャネルへ落ちていく液体の「シャワー」を通過させられるためである。加えて、気体は、上方に向かって延在するデフレクタ周囲の曲がりくねった経路を通って進むにつれて加速されるため、気体開口の全断面が効果的に利用されない。
【００３３】
コレクタのまた別の実施例では、液体が第１のセットの液体回収チャネルに存在する場合、液体の少なくとも一部分、優先的には全てが、第１のセットの液体回収チャネルの排水開口を通って第１のサンプゾーン内に流入する。この実施例の設計は、チムニーの「キャップ」が、回収された液体を特定のサンプゾーンへ導く又は分割するように具現化された伝統的なチムニー・トレイ構造の使用を可能にする。
【００３４】
コレクタの更に別の実施例では、液体が第２のセットの液体回収チャネルに存在する場合、液体の少なくとも一部分、優先的には全てが、第２のセットの液体回収チャネルの排水開口を通って第２のサンプゾーンへ流入する。この実施例の設計は、傾斜されたデッキを有し、チムニーの「キャップ」が、回収された液体を特定のサンプゾーンへ導く又は分割するように具現化された伝統的なチムニー・トレイ構造の使用を可能にする。全ての液体がこの方法で流れる特定の実施例では、それは主としてチャネルによる調整された回収であるため、コレクタはもはや、伝統的なチムニー・トレイのタイプではないということに留意する。
【００３５】
本発明の様々な請求項及び実施例の主題の組合せが、かかる組合せが技術的に実行可能である程度まで、本発明において制限なく可能であることを当業者は理解するであろう。この組合せでは、任意の１つの請求項の主題が、１つ又は複数の他の請求項の主題と組み合わされ得る。主題のこの組合せでは、任意の１つの液体混合コレクタの請求項の主題が、１つ若しくは複数の他の液体混合コレクタの請求項の主題、１つ若しくは複数の方法の請求項の主題、又は１つ若しくは複数の液体混合コレクタの請求項及び方法の請求項が混ざったものの主題と組み合わされ得る。類推によって、任意の１つの方法の請求項の主題が、１つ若しくは複数の他の液体混合コレクタの請求項の主題、１つ若しくは複数の方法の請求項の主題、又は１つ若しくは複数の液体混合コレクタの請求項及び方法の請求項が混ざったものの主題と組み合わされ得る。例として、任意の１つの請求項の主題は、かかる組合せが技術的に実行可能である程度まで、制限なく、任意の数の他の請求項の主題と組み合わされ得る。
【００３６】
本発明の様々な実施例の主題の組合せが、本発明において制限なく可能であることを当業者は理解するであろう。例えば、上述の液体混合コレクタの実施例のうちの１つの主題が、技術的に実行可能である限り制限なく、１つ又は複数の他の上述の方法、使用、又は塔の実施例の主題と組み合わされ得、その逆も同様である。
【００３７】
本発明は、これより、本発明の様々な実施例及び図面を参照し、より詳細に説明されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】第１の液体回収領域のみを有する、Ａタイプの液体回収構成の液体混合コレクタの２つの実施例の概略図である。
【図２】第１及び第２の液体回収領域を有する、Ａタイプの構成の液体混合コレクタの実施例を回転させた２つの概略図である。
【図３】第１及び第２の液体回収領域を有する、Ｂタイプの液体構成の液体混合コレクタの実施例の概略図である。
【図４】Ａ又はＢタイプの液体回収構成と組み合わされた環状のサンプ及び分割された弦形サンプの実施例の概略図である。
【図５】Ｂタイプの液体回収構成と組み合わされた環状のサンプ及び２つの弦形サンプの実施例の概略図であり、ａでは、分割された弦形サンプが存在せず、ｂでは、両方の弦形サンプが分割された弦形サンプである。
【図６】Ｂタイプの液体回収構成と組み合わされた環状のサンプ及び３つの弦形サンプの実施例の概略図であり、ａでは、分割された弦形サンプのみ存在し、ｂ及びｃでは、１つの分割された弦形サンプが存在する。
【図７】Ｂタイプの液体回収構成と組み合わされた環状のサンプ及び４つの弦形サンプの実施例の概略図であり、ａでは、分割された弦形サンプは存在せず、ｂでは、２つの分割された弦形サンプが存在する。
【図８】液体回収構成の４つの実施例の概略図であり、第１及び第２のセットの液体回収チャネルが、Ａ及びＢでは、２つの平行な水平面、Ｃ及びＤでは、３つの平行な水平面のうちの１つに、互いに垂直方向に変位されて配置されている。
【図９】第１の液体回収領域と、２つの弦形サンプのみを有し、環状のサンプを備えない液体混合コレクタの実施例の概略図である。
【図１０】隣接する液体回収チャネル間の隙間及び凸壁形状の液体回収チャネル支持システムの特徴を例示する、液体回収領域の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
定義
本明細書及び本出願の特許請求の範囲で使用される場合、以下の定義が適用される。
文脈上別段の指示がない限り、先行する冠詞としての「ある（ａ）、（ａｎ）」及び「その（ｔｈｅ）」は、単数又は複数のどちらも言及することができる。
【００４０】
「液体が、第１のセットの液体回収チャネルに存在する場合、第１のセットの液体回収チャネルの排水開口を通って第１のサンプゾーン内に優先的に流入する」にあるような「優先的に流入する」という用語は、この流れのパターンが優先的であることを意味する。本発明の１つの実施例では、示した流れは、主として（大部分の流量が）優先的な様式である。別の実施例では、流れは、ほぼ全て（即ち９０体積％より多く）が優先的な様式であり、別の実施例では、全ての流れが優先的な様式である。
【００４１】
「第１の量の液体を、第１の液体回収領域及びもしあれば前記第２の液体回収領域の両方の第１のセットの液体回収チャネルから、第１のサンプゾーン内へ優先的に導く」にあるような「優先的に導く」という用語は、液体のこの配向が優先的であることを意味する。本発明の１つの実施例では、示された配向は、主として（大部分の流量が）優先的な様式である。別の実施例では、液体の配向は、ほぼ全て（即ち９０体積％より多く）が優先的な様式であり、別の実施例では、全ての液体が優先的な様式で導かれる。
【００４２】
本出願内の数値は、平均値に関するものである。更に、そうではないと明記されない限り、数値は、同じ桁の有効数字に丸められると同じになる数値、及び、所定値との差が、値を決定するための、本出願に記載されたタイプの従来の測定技術の実験誤差未満である数値を含むことを理解すべきである。
【００４３】
図１は、物質移動又は熱交換塔において、上に重なるゾーンから降下する液体を捕捉し混合する液体混合コレクタ１の２つの実施例の概略図を示す。これらの特定の実施例は、第１の液体回収領域４０のみを備え、任意的な第２の液体回収領域５０は存在しない。加えて、図１ａの実施例は、環状のサンプ１１０を備え、図１ｂの実施例は、環状のサンプ１１０と、１つの弦形サンプ１２０とを備える。更に、図１の実施例は、図４ＡにあるようなＡタイプの液体回収構成を有し、隣接する液体回収チャネル８０の対が、同じセット（６０又は７０）のチャネル８０及びサンプゾーン（１０又は２０）と関連付けられている。隣接するチャネル８０の対は、それらの排水開口８２が図の同じ側（即ち左又は右）にあるため、同じセット及びサンプゾーンと関連付けられているということが確認できる。この特定の液体回収構成は、図８Ａに更に例示されている。
【００４４】
図１の２つの実施例より、下側グループのチャネル８０と、上側グループのチャネル８０とがあることがわかる。下側グループのチャネル８０は、Ａタイプの液体回収構成に従って、２つの平行な水平面１００（図８Ａ参照）において、上側グループのチャネル間に散在されており、Ａタイプの液体回収構成は、チャネル内の流れの方向が、隣接するペア単位で交互になったパターンを有する。上側の面１００のチャネル８０は、チムニーの「キャップ」又は「屋根」を形成し、下側の面１００のチャネル８０は、チムニー間の水平な液体回収部分を提供する。両方のセットのチャネルは、回収された液体を図１ａの環状のサンプ１１０内、並びに、図１ｂの環状のサンプ１１０及び弦形サンプ１２０内に誘導する。図１ａの環状のサンプ１１０、並びに図１ｂの環状のサンプ１１０及び弦形サンプ１２０は、第１及び第２のサンプゾーン（１０、２０）を提供するために、液体交換のための流体連通によって共に関連付けられた部分に分割されている。サンプゾーン（１０、２０）で回収された液体は、サンプゾーン（１０、２０）からサンプ排出口（３０）によって排出され、１つ又は複数の管などの従来の手段によって、下にある次のセクションの分配器へ運ばれ得る。
【００４５】
チャネル８０の断面形状は、特に限定されておらず、例えば、四角形、湾曲形状、又は三角形でもよい。チャネル８０の幾何形状及び数は、回収予定の液体の量により決定されることを当業者は理解するであろう。例えば、多量の液体であれば、高い壁部を備えるチャネルが必要であろう。チャネル８０の最適な形状は、機械的安定性、構造の単純性、通気抵抗の最小化、及びコストなどの考慮に基づき選択され得る。チャネル８０は、一方側が閉じられており、液体を他方側へ強制的に流すことができる。いくつかの実施例では、チャネル８０は、回収した液体を優先的な方向へ導くように水平面に対して傾斜され得る。これらの特徴は、特定のチャネル８０の液体を第１又は第２のサンプゾーン（１０、２０）のいずれかへ向かって強制的に流すことによって液体の混合を達成するために使用され得る。良好な混合を得るための簡単な手法は、下側及び上側の面１００において、チャネル８０の対を選択し、これらの対が、図８Ａにあるような構成を有する図１の液体混合コレクタ１において、左右などのような交互の側部で閉じられるようにすることである。
【００４６】
少なくとも第１及び任意で第２の液体回収領域４０、５０の内部では、第２のセットの液体回収チャネル７０に対する第１のセットの液体回収チャネル６０の幾何学的配置は、それらが互いにほぼ平行になるような配置である。１つの実施例では、それぞれの個々の液体回収領域（例えば４０、５０）内部の全ての液体回収チャネル７０が互いにほぼ平行に配置されているが、しかしながら、いくつかの実施例では、異なる回収領域が、液体回収チャネル７０の互いに異なる相対的な向きを有してもよい。図１から図７にあるように、第１及び第２のセットの液体回収チャネル（６０、７０）は、互いにほぼ平行に配置され、かかる配置は、構造を単純化し、したがって、液体混合コレクタ１のコストを削減するということがわかっている。
【００４７】
図１ｂに示される液体混合コレクタ１の実施例は、垂直の隔壁１３０を使用し、物理的に区切って第１及び第２のサンプゾーン（１０、２０）を生成することに留意する。対照的に、図１ａに示される実施例は、サンプゾーンを生成する垂直の隔壁の使用を必要としない。この実施例では、サンプ排出口３０が環状のサンプ１１０の両側に配設され（図１ａ及び図１ｂのそれぞれにおいて、１つのサンプ排出口３０のみが見えていることに注意）、したがって、環状のサンプ１１０で回収された液体は、概して一番近いサンプ排出口３０に流入する。
【００４８】
ペア単位で交互になった構成のチャネル８０の別の実例が、Ａタイプの液体回収構成の液体混合コレクタ１の実施例として図２に示されており、そのＡタイプの液体回収構成は、第１及び第２の液体回収領域（４０、５０）、並びに環状のサンプ及び弦形サンプ１２０を有する。この構成のチャネル８０及びそれらの排水開口８２では、図４Ａの液体の回収及び流れの構成において概略的に示されるように、この対は、環状のサンプ１１０又は弦形サンプ１２０内に交互に排水する。
【００４９】
図２に示される２つの実施例は両方とも、第１及び第２の液体回収領域（４０、５０）を有することに留意する。これらの実施例では、弦形サンプ１２０が液体回収チャネル８０を不連続にし、液体回収チャネル８０が弦形サンプ１２０の縁部において、排水開口８２又は垂直の隔壁１３０のいずれかで終端することによって、概して２つの別個の液体回収領域を生成しており、排水開口８２は、液体回収チャネルが弦形サンプ１２０内に排水することを可能にし、垂直の隔壁１３０は、液体回収チャネルが弦形サンプ１２０内に排水することを妨げることに留意する。言い換えれば、これらの実施例は、弦形サンプ１２０を跨ぐいかなる液体回収チャネルも備えていない。
【００５０】
本発明の液体混合コレクタ１の複数の実施例では、弦形サンプ１２０の存在によって、追加のさらなる液体回収領域が生成され得り、弦形サンプ１２０は、全ての液体回収チャネル８０を弦形サンプ１２０上で不連続にする作用を及ぼすことができる。前述したように、弦形サンプ１２０は、大径の液体混合コレクタ１における液体連通及び分配のために必要とされ、したがって、大径の液体混合コレクタ１は、多くの場合、複数の液体回収領域を有する。弦形サンプ１２０を跨ぐ液体回収チャネル８０が存在しない実施例では、液体回収領域の数は、一般的に、弦形サンプ１２０の数に１を足した数と等しくなる。
【００５１】
図２の実施例の代替的な実施例では、第１及び第２の液体回収領域（４０、５０）と、環状のサンプ及び弦形サンプ１２０とを有する液体混合コレクタ１は、図３に概略的に示されるように、Ｂタイプの液体回収構成（図８Ｂ）で構築され得る。この例示的な実施例では、液体が中央の弦形サンプ１２０に流れることを可能にするために、下側の面１００のチャネル８０は、環状のサンプ側の外側が閉じられている。対照的に、上側の面のチャネル８０は、中央の弦形サンプ側の内側が閉じられており、したがって、液体は、環状のサンプ１１０内に流入することができる。この特定の液体の回収及び流れの構成は、図４Ｂに概略的に示されている。しかしながら、この配置では、上側の面１００のチャネルと等しいチャネル幅を有するにもかかわらず、下側の面１００のチャネル８０が受け入れる液体が少なめになってしまうというリスクがあるということに留意する。例えば、チャネル８０間の横方向の開口から出現する蒸気が、上側の面１００のチャネル８０内に液体を流出させてしまうおそれがある。この影響は、幅が広め（例えば、上側のチャネル８０の幅の１．１から２倍の幅）の下側のチャネル８０を選択することによって緩和され得る。しかしながら、最適な寸法を決定することは困難であり得、更に、最適な寸法は蒸気流量にも依存し得る。したがって、より簡単な手法は、図１及び図２にあるように、交互のサンプ領域内に排水するチャネル８０の交互の対を選択することである。
【００５２】
図５は、環状のサンプ１１０と、２つの弦形サンプ１２０と、Ｂタイプの液体の回収及び流れの構成（図８Ｂ）とを有する、本発明の液体混合コレクタ１の実施例のための第１及び第２のサンプゾーン（１０及び２０）の２つの例示的な実施例を例示する。例示的な実施例ａでは、分割された弦形サンプ１２６は存在せず、分割されていない弦形サンプ１２８のみ存在する。例示的な実施例ｂでは、両方の弦形サンプ１２０が分割された弦形サンプ１２６である。偶数個の弦形サンプ１２０を有する液体混合コレクタ１にとっては、分割された弦形サンプ１２６も偶数個であることが好ましく、また、分割された弦形サンプ１２６が存在せず、分割されていない弦形サンプ１２８のみ存在することが最も好ましいことに留意する。
【００５３】
分割された弦形サンプ１２６、並びに第１及び第２のサンプゾーン（１０及び２０）は、サンプ及びその接続を、特定の場所で垂直の隔壁１３０によって閉じることにより生成され得ることに留意する。かかる垂直の隔壁１３０は、液体混合コレクタ１において、より効果的な混合を生成するために、環状及び弦形サンプ（１１０及び１２０）内の流れを特定の方向へ強制的に流すためにも使用され得る。
【００５４】
図６は、環状のサンプ１１０と、３つの弦形サンプ１２０と、Ｂタイプの液体の回収及び流れの構成（図８Ｂ）とを有する、本発明の液体混合コレクタ１の実施例のための第１及び第２のサンプゾーン（１０及び２０）の３つの例示的な実施例を例示する。例示的な実施例ａでは、分割された弦形サンプ１２６のみ存在する。例示的な実施例ｂでは、下側の弦形サンプ１２０は分割された弦形サンプ１２６であり、他の２つは分割されていない弦形サンプ１２８である。奇数個の弦形サンプ１２０を有する液体混合コレクタ１にとっては、分割された弦形サンプ１２６も奇数個であることが好ましく、また、分割された弦形サンプ１２６が１つのみで、残りは分割されていない弦形サンプ１２８のみであることが最も好ましいことに留意する。先に述べたように、全ての液体回収チャネル８０は、３つの弦形サンプ１２０の存在によって不連続にされる。したがって、図６に示される実施例は、それぞれが全部で４つの液体回収領域を有する。
【００５５】
図７は、環状のサンプ１１０と、４つの弦形サンプ１２０と、Ｂタイプの液体の回収及び流れの構成（図８Ｂ）とを有する、本発明の液体混合コレクタ１の実施例のための第１及び第２のサンプゾーン（１０及び２０）の２つの例示的な実施例を例示する。例示的な実施例ａでは、分割された弦形サンプ１２６は存在せず、分割されていない弦形サンプ１２８のみ存在する。例示的な実施例ｂでは、２つの上側の弦形サンプ１２０は分割された弦形サンプ１２６であり、他の２つの下側の弦形サンプ１２０は分割されていない弦形サンプ１２８である。図７ａの実施例は、弦形サンプ１２０の偶数番の弦形サンプ１２２と奇数番の弦形サンプ１２４への番号付けを例示し、そこでは、１から４までの番号は、一番上の弦形サンプ１２０から始まり、一番下の弦形サンプ１２０まで連続する。全ての液体回収チャネル８０は、図７では４つの弦形サンプ１２０の存在によって不連続にされ、したがって、これらの実施例は、それぞれが全部で５つの液体回収領域を有する。
【００５６】
図面、特に図４から図７より確認できるように、本発明の液体混合コレクタの１つの態様は、（１つより多い液体回収領域を有する実施例の場合）それぞれの個々の液体回収領域で回収された液体が、様々なサンプゾーンのそれぞれに分配されることである。この特徴による効果は、液体混合コレクタ内の混合性を高めると共に、水平断面にわたる不均等分布による有害な影響を回避することである。
【００５７】
図８は、様々な液体回収構成の４つの実施例の概略図を示し、そこでは、第１及び第２のセットの液体回収チャネル（６０、７０）が、様々な平行の水平面１００に、互いに垂直方向に変位されて配置されている。数字１及び２は、どちらのサンプゾーン（第１のサンプゾーン１０又は第２のサンプゾーン２０）にチャネル８０が関連付けられているかを表している。２つの平行な水平面を基にしている構成Ａ及びＢは、すでに詳細に述べてきており、構成Ｃ及びＤは、３つの平行な水平面を基にしている。構成Ｃ及びＤでは、液体回収チャネル８０は、液体回収チャネル８０のサブセット８４に細分化され、そこでは、それぞれのサブセット８４は、３つの水平面１００それぞれにおける１つの液体回収チャネル８０から構成され、隣接するサブセット８４、８４’は、第１及び第２のサンプゾーン（１０、２０）と交互に関連付けられている。構成Ｃでは、サブセット８４及び８４’は、それぞれ３つの隣接するチャネル８０から構成され、構成Ｄでは、サブセット８４及び８４’のチャネル８０は互いに散在している。構成Ｃは、最も単純な設計であり得るが、構成Ｄは、より良好な混合を提供し得ることに留意する。
【００５８】
図８において確認できるように、上昇蒸気流チャネル９０は、２つから４つの平行な水平面１００のうちの１つに配設された隣り合う液体回収チャネル８０間の蒸気流のための開口である。対照的に、隣接する液体回収チャネル８０間の隙間１４０は、少なくとも２つから４つの平行な水平面１００のうちの１つに、互いに垂直方向に変位されて配置された隣接するチャネル８０間の蒸気流のための開口である。したがって、互いに蒸気連通しているこの上昇蒸気流チャネル９０と隙間１４０とを備える経路を通過することによって、蒸気は液体混合コレクタを通って上昇する。
【００５９】
いくつかの実施例では、上昇蒸気流チャネル９０は、２つから４つの平行な水平面１００のうちの１つに配設された隣り合う液体回収チャネル８０間の空間（ｖｏｌｕｍｅ）が、ほぼ蒸気流のために開放されているように具現化される。いくつかの特定の実施例では、上昇蒸気流チャネル９０は、２つから４つの平行な水平面１００のうちの１つに配設された隣り合う液体回収チャネル８０の対向する長手方向の縁部を包含する平面において、この隣り合う液体回収チャネル８０の縁部によって規定された領域の少なくとも５０、好ましくは８０、より好ましくは９０、最も好ましくは１００％の領域が、蒸気の流れのために開放されているように具現化される。
【００６０】
図９は、２つの弦形サンプ１２０を有し、環状のサンプ１１０を有さない液体混合コレクタ１の実施例を示す。複数の液体回収チャネル８０は、弦形サンプ１２０の上を横切る橋状セグメント（ｂｒｉｄｇｉｎｇ  ｓｅｇｍｅｎｔｓ）８６と、弦形サンプ１２０の上を横切らない不連続セグメント８８とを有することに留意する。先に定義したように、別個の液体回収領域は、図２にあるように、いかなる液体回収チャネル８０によっても跨がれていない弦形サンプ１２０の存在により生成される。したがって、図９では、存在する２つの弦形サンプ１２０それぞれの上に橋状セグメントが存在しているため、第１の液体回収領域のみ存在する。本発明の液体混合コレクタ１のいくつかの実施例では、全ての液体回収チャネル８０は、不連続セグメント８８のみを有し、したがって、２つ以上の液体回収領域を有する。別の実施例では、いくつかの又は全ての液体回収チャネル８０が、橋状セグメントト８６を有し、したがって、液体回収領域の数は少なめになるか、又は単一の第１の液体回収領域４０のみが存在する。
【００６１】
図１０は、隣接する液体回収チャネル８０間の隙間１４０、及び凸壁形状の液体回収チャネル支持システム１５０の特徴を例示する、液体回収領域の概略図を示す。１つの実施例では、隣接する液体回収チャネル８０間の隙間１４０は、チャネル８０の長さの少なくとも５０、好ましくは７０、より好ましくは８０、最も好ましくは９０％にわたって延在する。いくつかの実施例では、隙間１４０は、２つから４つの平行な水平面１００に、互いに垂直方向に変位されて配置された隣接するチャネル８０間の空間が、ほぼ蒸気流のために開放されているように具現化される。いくつかの特定の実施例では、隙間１４０は、この隣接する垂直方向に変位されて配置されたチャネル８０の対向する長手方向の縁部を包含する平面において、この隣接する液体回収チャネル８０の縁部によって規定された領域の少なくとも５０、好ましくは８０、より好ましくは９０、最も好ましくは１００％の領域が、蒸気の流れのために開放されているように具現化される。図１０から確認できるように、隙間１４０は、少ない材料を使用した、単純で、コスト効果のあるチャネルの構造及び組み立てを可能にする。加えて、隙間１４０は、コレクタ１を通る気体の通路用に大きな開口領域を提供し、本発明のコレクタ１内において、圧力降下が最小限に抑えられる。いくつかの実施例では、凸壁形状の液体回収チャネル支持システム１５０が、単純で、コスト効果のあるチャネル８０の位置決め及び固定の手段を提供するために利用される。隙間１４０及び凸壁形状の支持システム１５０は、図１０にたまたま同時に示されているが、同じ実施例に同時に存在することは必須ではなく、しかしながら、かかる実施例が好ましい場合もあり得る。例えば、溶接又は差し込み回転式接続（ｐｌｕｇ  ａｎｄ  ｔｕｒｎ  ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎｓ）を回避するために、スナップタイプの組み立てが使用され得る。
【００６２】
液体コレクタ、並びにその構造及び動作は、例えば、Principles Of Mass Transfer And Separation Processes、B.K.Dutta著、2007年PHI Learning Initiatives出版(ISBN 978-8120329904)、Fundamentals and modeling of separation processes: absorption, distillation, evaporation and extraction、C.D.Holland著、1975年Prentice-Hall出版(ISBN 0-13-344390-6)にて開示されているように当技術分野でよく知られている。先に別段の指示がない限り、従来の構築材及び手段、並びに構成要素及び補機が、液体混合コレクタ１に使用され得、液体混合コレクタ１は、物質移動若しくは熱交換塔、又は物質移動若しくは熱交換処理において、当技術分野で知られた従来の様式で運用され得る。
【００６３】
物質移動又は熱交換のための塔、並びにその構造及び動作は、例えば、Chemical Engineering Design、Vol.6、Coulson&Richardson’s Chemical Engineering Series、R.K.Sinnott、John Metcalfe Coulson、及びJohn Francis Richardson著、第４版、2005年Elsevier出版(ISBN 0 7506 6538 6)にて開示されているように当技術分野でよく知られている。別段の指示がない限り、従来の構築材及び手段、並びに構成要素及び補機が、別段の指示がない限り、例えば前掲の教本にあるような当技術分野で知られた従来の様式で、１つ又は複数の液体混合コレクタ１を備える物質移動又は熱交換塔に使用され得る。例えば、塔の補機は、電源、冷却剤及び加熱流体の供給分配器、レベル制御装置、ポンプ、弁、パイプ及びライン、リザーバ、ドラム、タンク、並びに、流れ、温度、圧力、及びレベルなどのパラメータを測定するセンサを含むことができる。本発明の塔及び方法は、適切なセンサが備わるコンピュータ・インターフェースによって利便性よく制御され得る。
【００６４】
簡潔にするために示されていないが、フィード・パイプ及び／又はサンプのようなフィード・デバイス、熱交換器、支持プレート及びグリッド、分散機、分散／支持プレート、連続相分配器、支持及び抑制プレート、隔壁、デフレクタ、飛沫同伴分離器、並びに保持／再分配器などの他の従来の分離デバイスのインターナルが、本発明の塔内で制限なく使用され得ることを当業者は理解するであろう。不規則若しくは規則充填物、又はトレイなどの物質移動インターナルが、本発明の塔、方法、使用において有利に使用され得る。
【００６５】
したがって、本発明の液体混合コレクタ１は、分留生成物（ｆｒａｃｔｉｏｎａｔｉｏｎ  ｐｒｏｄｕｃｔｓ）を得る、及び／又は、さもなければ流体のストリーム間で物質移動及び熱交換を生じさせるために、流体のストリームが処理されるタイプの塔で使用され得る。かかる塔は、円筒形、多角形、又は他の適切な構成を有し、流体及び塔内部の条件と相性の良い金属、又は他の材料から構築された剛性の直立したシェルを備える。シェルは、シェルによって規定される内部開口領域内で所望する流体のストリームの処理を可能にするために選択された、直径及び高さを有する。本発明の液体混合コレクタ１は、塔のシェル内部に、ほぼ水平の向きに取り付けられ、内部開口領域の水平断面のほぼ全体を占める大きさであり、その結果、液体混合コレクタ１は、上に重なるゾーンから降下する液体のほぼ全てを捕捉する。上に重なるゾーンは、物質移動又は熱交換塔内部で一般的に見られる、液体の横方向への分配を生じさせる任意の様々なデバイスを包含する。例えば、上に重なるゾーンは、不規則又は規則充填物のベッドを包含することができる。先に述べたように、本発明は、サンプの異なる配置及び数、並びにダウンカマー・インレットの異なる数及び位置と共に利用され得る。
【００６６】
様々な実施例を例示目的で記載したが、先の説明は、本明細書の範囲を限定するものとしてみなされるべきではない。したがって、本明細書の趣旨及び範囲から逸脱することなく、様々な修正、適合、及び代替方法を当業者は思いつくことができるであろう。
【符号の説明】
【００６７】
１  液体混合コレクタ
１０  第１のサンプゾーン
２０  第２のサンプゾーン
３０  サンプ排出口
４０  第１の液体回収領域
５０  第２の液体回収領域
６０  第１のセットの液体回収チャネル
７０  第２のセットの液体回収チャネル
８０  液体回収チャネル
８２  液体回収チャネルの排水開口
８４  液体回収チャネルのサブセット
８６  液体回収チャネルの橋状セグメント
８８  液体回収チャネルの不連続セグメント
９０  上昇蒸気流チャネル
１００  水平面
１１０  環状のサンプ
１２０  弦形サンプ
１２２  偶数番の弦形サンプ
１２４  奇数番の弦形サンプ
１２６  分割された弦形サンプ
１２８  分割されていない弦形サンプ
１３０  垂直の隔壁
１４０  隣接する液体回収チャネル間の隙間
１５０  凸壁形状の液体回収チャネル支持システム
【図１ａ）】
0006336062.tif 000002
【図１ｂ）】
0006336062.tif 000003
【図２ａ）】
0006336062.tif 000004
【図２ｂ）】
0006336062.tif 000005
【図３】
0006336062.tif 000006
【図４ａ）】
0006336062.tif 000007
【図４ｂ）】
0006336062.tif 000008
【図５ａ）】
0006336062.tif 000009
【図５ｂ）】
0006336062.tif 000010
【図６ａ）】
0006336062.tif 000011
【図６ｂ）】
0006336062.tif 000012
【図６ｃ）】
0006336062.tif 000013
【図７ａ）】
0006336062.tif 000014
【図７ｂ）】
0006336062.tif 000015
【図８Ａ】
0006336062.tif 000016
【図８Ｂ】
0006336062.tif 000017
【図８Ｃ】
0006336062.tif 000018
【図８Ｄ】
0006336062.tif 000019
【図９】
0006336062.tif 000020
【図１０】
0006336062.tif 000021