(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
塔であって、
・長手軸（Ｌ）の方向に延在し、前記塔（１，２，３，４）の内側空間を包囲するシェル（１０）と、
・前記長手軸（Ｌ）に対して横方向に延在し、前記塔（１，２，３，４）の塔横断面（Ｑ）に沿って延在する、少なくとも１つの物質移動トレイ（１００）と、
・前記少なくとも１つの物質移動トレイ（１００）に液相（Ｆ）を供給するように構成された少なくとも１つの液体分配部（２００，３００）と、
を有する塔において、
前記物質移動トレイ（１００）は、互いに平行にかつ離隔して延在する複数の流出部（１０１）を有し、
前記各流出部（１０１）は、それぞれ前記塔横断面（Ｑ）に沿って延在しており、
前記各流出部（１０１）はそれぞれ、前記塔横断面（Ｑ）に沿って延在する第１の流出面（１０２ａ）および第２の流出面（１０３ａ）を有し、
前記第１の流出面（１０２ａ）及び前記第２の流出面（１０３ａ）は、前記長手軸（Ｌ）の方向において前記液体分配部（２００，３００）に向かう方向に、互いにぶつかるように延在し、前記塔横断面（Ｑ）に沿って延在する稜線（１０４）を形成し、
前記液体分配部（２００，３００）は、前記各流出部（１０１）上に載った液相（Ｆ）が当該流出部（１０１）の各稜線（１０４）の両側にて前記第１の流出面（１０２ａ）及び前記第２の流出面（１０３ａ）を伝って当該各流出部（１０１）から流出していくように、液相（Ｆ）を当該稜線（１０４）上に載せるように構成されており、
前記液体分配部（２００，３００）は複数の出口部（２０１，３０１）を有し、液相（Ｆ）は当該出口部（２０１，３０１）を通って前記流出部（１０１）の稜線（１０４）上に載ることができ、
前記出口部（２０１，３０１）はそれぞれ、鉛直方向において、各対応する流出部（１０１）の稜線（１０４）の上方に配置されており、
前記液体分配部（２００，３００）は複数の最終分配流路（２０２，３０２）を有し、
前記各最終分配流路（２０２，３０２）はそれぞれ、前記塔横断面（Ｑ）に沿って、かつ前記流出部（１０１）に対して横方向に延在しており、
前記最終分配流路（２０２）はそれぞれ、前記塔横断面（Ｑ）に沿って延在する底面（２０３）と、当該底面（２０３）から離れていく方向に延在する２つの側壁（２０４）とを有し、
前記側壁（２０４）はそれぞれ上縁部（２０５）を有し、
前記出口部（２０１）は前記上縁部（２０５）に形成されているか、または、
前記最終分配流路（３０２）は、管状であって、それぞれ１つの周壁（３０３）を有しており、該最終分配流路（３０２）の前記出口部（３０１）は、該周壁（３０３）の貫通孔として形成されている
ことを特徴とする塔。
【請求項２】
前記液体分配部（２００）は、前記長手軸（Ｌ）の方向で見て前記最終分配流路（２０２）より上方に配置された少なくとも２つの互いに平行な事前分配流路（２１０）を有し、
前記事前分配流路（２１０）は、前記最終分配流路（２０２）に液相（Ｆ）を導入するためのものであり、
前記事前分配流路（２１０）は、前記塔横断面（Ｑ）に沿って延在し、
前記事前分配流路（２１０）は前記最終分配流路（２０２）に対して横方向に延在している、
請求項１記載の塔。
【請求項３】
前記事前分配流路（２１０）はそれぞれ、前記塔横断面（Ｑ）に沿って延在する底面（２１１）と、当該底面（２１１）から離れていく方向に延在する２つの側壁（２１２）とを有し、
前記側壁（２１２）はそれぞれ上縁部（２１３）を有し、
前記上縁部（２１３）に凹部の形態の出口部（２１４）が形成されており、
各出口部（２１４）を介して、各対応する最終分配流路（２０２）内へ液相（Ｆ）を導入することができ、
前記事前分配流路（２１０）の前記出口部（２１４）はそれぞれ鉛直方向において、各対応する最終分配流路（２０２）の上方に配置されている、
請求項２記載の塔。
【請求項４】
前記事前分配流路（２１０）は少なくとも１つの補償流路（２１５）を介して互いに連通されている、
請求項２または３記載の塔。
【請求項５】
前記塔（１，２，３，４）は少なくとも１つの第１の領域（２０）および第２の領域（２１，２２）を有し、
前記第２の領域（２１，２２）は前記第１の領域（２０）と比較して汚染しやすく、
前記塔（１）は、前記第１の領域（２０）において比較的低沸点の成分を気相（Ｓ）から分離するように構成されており、
前記塔（１）は、前記第２の領域（２１，２２）において、前記比較的低沸点の成分よりも高沸点の成分を、前記気相（Ｓ）から分離するように構成されており、
前記少なくとも１つの物質移動トレイ（１００）と、前記少なくとも１つの液体分配部（２００，３００）とが、前記第２の領域（２１，２２）に配置されており、
前記第１の領域（２０）に、前記物質移動トレイ（１００）と比較して移動効率が高い物質移動装置が設けられており、
前記物質移動装置は、シーブトレイ、バルブトレイ、規則充填物、構造充填物または不規則充填物である、
請求項１から４までのいずれか１項記載の塔。
【請求項６】
前記塔（１）は、クラッキングガス（Ｓ）を冷却し、かつ当該クラッキングガス（Ｓ）から炭化水素留分を分離するように構成および設置された石油精製塔であり、
前記液体分配部（２００）は、逆流方向に導かれるクラッキングガス（Ｓ）に、液体の炭化水素相の形態の液相（Ｆ）を供給するため、当該液相（Ｆ，Ｆ’）を前記流出部（１０１）の稜線（１０４）上に載せるように構成されている、
請求項１から５までのいずれか１項記載の塔。
【請求項７】
前記塔（２）は、水を含む液相（Ｆ）または水から成る液相（Ｆ）をクラッキングガス（Ｓ）に供給するように構成および設置されたクエンチ水冷塔（２）であり、
前記液体分配部（３００）は、逆流方向に導かれるクラッキングガス（Ｓ）に、前記水を含む液相（Ｆ）または水から成る液相（Ｆ）を供給するため、当該液相（Ｆ）を前記流出部（１０１）の稜線（１０４）上に載せるように構成されている、
請求項１から５までのいずれか１項記載の塔。
【請求項８】
前記塔（３）は、原油流（Ｒ）を常圧蒸留するように構成されている、
請求項１から５までのいずれか１項記載の塔。
【請求項９】
前記塔（４）は、原油流（Ｒ）を減圧蒸留するように構成されている、
請求項１から５までのいずれか１項記載の塔。
【請求項１０】
前記流出部（１０１）は、二等辺の角柱体として形成されており、
それぞれ２つの隣接する流出部（１０１）は、前記塔内において気相が上昇するときに通過できる細長い貫通孔を形成する、
請求項１から９までのいずれか１項記載の塔。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は塔に関し、とりわけ液相と、当該液相に対して逆流方向に導かれる気相との間で物質移動および／またはエネルギー移動を行うための塔に関する。
【０００２】
上述の塔は、塔の内側空間を包囲する、長手軸方向に延在しているシェルを有し、かつ、当該塔の内部空間において当該長手軸に対して横方向に延在する塔横断面にわたって延在する少なくとも１つの物質移動トレイを有する。かかる塔はさらに、少なくとも１つの物質移動トレイに液相を供給することにより、当該少なくとも１つの物質移動トレイに逆流方向に通される気相との物質移動および／またはエネルギー移動を可能にするように構成された少なくとも１つの液体分配部も有する。
【０００３】
冒頭の形式の塔はたとえば、石油精製塔（いわゆる１次蒸留塔（primary fractionator））としても、またクエンチ水冷塔（いわゆるquench water tower）としても用いられ、さらに、原油処理時の常圧蒸留塔や減圧蒸留塔としても用いられる。比較的長鎖の炭化水素を含むコンデンセートが生じるので、かかる塔には大量の汚染が生じるという問題があり、この汚染は、使用される物質移動トレイないしは物質移動部材に悪影響を及ぼす。
【０００４】
上述の石油精製塔の最大の問題は、各物質移動トレイがポリマー形成（いわゆる「ファウリング」）によって汚染してしまうことである。このポリマー形成の基礎となるメカニズムは、基本的に２つ存在する。
【０００５】
１つのメカニズムは、凝縮する成分がモノマーを含む、というものである（これはたとえば、ナフテン、インデンまたはスチレン等の不飽和炭化水素である）。このモノマーは、所定の条件下においてポリマーを形成し得る。この条件は、ポリマー化可能温度域にあること、モノマーが十分な濃度で投入されること、インレイにおける滞留時間が長いことや、火格子が存在すること、等である。これらの影響要素は「ファウリング因子」と称される。最適なのは、これら４つの条件全てが成立することを阻止することである。
【０００６】
もう１つのメカニズムは、液体の炭化水素のうち、ガソリン領域内へ第１の精製剤として供給される大部分は、当該ガソリン領域を介して、下方に向かう途中で蒸発する、というものである。かかる蒸発により、ガソリン領域の下端部における液体量がごく僅かとなり、これにより、物質移動トレイないしは物質移動部材における液体の滞留時間が最大となる。さらに、還流が増大すると比較的長鎖の炭化水素の蒸発が増大し、これにより、気体の塔頂生成物の温度が上昇する。
【０００７】
よって、これを背景として本発明の課題は、特に移動効率および容量の過度に大きな損失を甘受する必要なく、冒頭に述べた形式の塔をより汚染しにくい構成とすることである。
【０００８】
前記課題は、請求項１に記載の構成を有する塔により解決される。
【０００９】
請求項１によれば、物質移動トレイは、互いに平行かつ離隔して延在している複数の流出部を、特に角柱体の形態で備えており、当該複数の各流出部は、上述の塔横断面に沿って延在しており、各流出部はそれぞれ、塔横断面に沿って延在する（とりわけ平坦な）第１の流出面および第２の流出面を有し、両流出面は塔のシェルの長手軸の方向に、液体分配部に向かう方向に互いにぶつかって角度を成すように延在し、上述の塔横断面に沿って延在する稜線を形成し、液体分配部は、各流出部上に載った液相がこの稜線の両側において各流出部から流出面を伝って流出していくように、規定通りに物質移動部材の前記稜線上に液相を載せるように構成されている。流出部の稜線は、丸め加工することも可能である。好適なのは、流出部の稜線を、強調された稜線とすることである。
【００１０】
本発明ではさらに、液体分配部は複数の出口部を有し、液相はこれらの出口部を通って、流出部の稜線上に載るように構成されている。その際には各出口部はそれぞれ、鉛直方向に、対応する流出部の稜線の上方に配置される。さらに、液体分配部は複数の最終分配流路を有し、各最終分配流路は上述の塔横断面に沿って、かつ流出部に対して横方向に延在する。
さらに、各最終分配流路はそれぞれ、塔横断面に沿って延在する底面と、当該底面から離れていく方向に延在する２つの側壁とを有する。かかる側壁はそれぞれ上縁部を有し、出口部は、特に方形の凹部の形態で両上縁部に形成されている。
【００１１】
流出部が角柱体（とりわけ二等辺）の形態である場合、流出部は２つの脚部を有し、この２つの脚部は、長手軸の方向において液体分配部に向かう方向に、互いにぶつかって角を成すように、特に直角を成すように延在し、塔横断面に沿って延在する稜線を形成する。その際には各流出部ないしは角柱体の流出面は、上述の脚部の、上方向を向いた（すなわち、液体分配部の方を向いた）表面によって形成されることとなる。
【００１２】
好適には両脚部ないしは両流出面が成す角度は、８０°から１００°までの範囲内であり、特に９０°である。流出面の、長手寸法方向に対して垂直方向の幅は、有利には４０ｍｍから１５０ｍｍまでであり、有利には１００ｍｍである。
【００１３】
塔ないしは塔のシェルの上述の長手軸は、有利には‐規定通りに配置されたときの、稼働準備完了した状態の塔の‐垂直方向に延在する。塔のシェルの少なくとも一部は円筒形に形成されている。この場合、塔の長手軸はシェルの円筒軸と一致する。
【００１４】
本発明の物質移動トレイにより、液相から、すなわち液相が流出面から流れ出ることにより、多数のカーテンを生成できるという利点が奏され、なおかつ、場合によっては更に、流出面上に２相層を生成することもできるという利点も奏される。このことは、効率の改善に寄与する。かかる点については試験により、本発明の物質移動トレイ（「カスケードトレイ」とも称する）はデュアルフロートレイと匹敵するものであることが示された。これは、気相および液相を逆流方向に流す比較的大きな貫通孔を有する、ダウンカマーを有さないシーブトレイであり、この貫通孔の径長は特に２０ｍｍから４０ｍｍまでの範囲内である。
【００１５】
また試験により、上述のカスケードトレイは、容量および効率の点において単流サイド・トゥ・サイド・バッフルより優れていることも示された。「サイド・トゥ・サイド・バッフル」とは、単流または多流の、傾斜したまたは横置型の塔トレイであって、特に一続きで形成されており、つまり貫通孔を有さず、それぞれ塔横断面の一部のみにわたって延在し、１つの塔トレイから流出した液相が、その下方に位置する塔トレイに当たるように、重ねて配置された各塔トレイが互いにずらされて配置された塔トレイである。たとえば、液相が塔内において下方向に降下する途中で行ったり来たりするように、かかる各塔トレイを、それぞれ交互に塔の反対側に配置することが可能である。
【００１６】
本発明の物質移動トレイは、その構造に起因して汚染しにくくなるという利点が奏される。というのも、たとえば、速く塞がる可能性のある小面積の孔が無いからである。その効率は比較的高く、しかも試験により、単流または複流サイド・トゥ・サイド・バッフルの効率の約２倍であることが示された。さらに、本発明の物質移動トレイの容量も、サイド・トゥ・サイド・バッフルの容量を上回る。また、角を有する流出部により、本発明の物質移動トレイの構造強度も比較的高くなる。しかし、下支え材を使用するのが有利である（下記参照）。
【００１７】
流出部ないしはその流出面（または上述の脚部）は、好適には細長く形成されたものである。すなわち、流出部等の長手寸法方向の長さは、当該方向に対して横方向の寸法より長く、有利には塔横断面全体にわたって、すなわち、塔のシェルの１つの内側部分から当該シェルの反対側の内側部分まで延在する。流出部は、複数のセグメントを組み合わせたものとすることができる。このセグメントは、各自が１つの流出部と同様の構成となっており、長手寸法方向に前後に配列されたものである。かかる２つのセグメント間に存在するギャップ（組み合わせにより構成された各流出部の流出面を分離する）は、各セグメントの両流出面セグメントに接するキャップ要素によって覆うことができ、これにより、流出部が特に塔のシェルの１つの内側部分から当該塔の当該シェルの反対側の内側部分まで実質的に塔横断面全体に沿って延在して、流出部が全体的に統一した印象が形成される。
【００１８】
有利には物質移動トレイは、塔横断面全体にわたって延在する。好適には、それぞれ２つの隣接する流出部が物質移動トレイの細長い貫通孔またはギャップを成し、気相がかかる貫通孔またはギャップを通って、塔内において当該塔のシェルの長手軸方向に上昇できるように、互いに平行に延在する流出部を、当該流出部の長手寸法方向に対して横方向に、かつ、各流出部相互間の距離を等間隔にして配置する。
【００１９】
物質移動トレイは更に支持リングを備えており、支持リングを介して物質移動トレイが特にシェルに固定されている。かかる支持リングは有利には、塔のシェルの内側面に、上述の塔横断面に沿って一周するように設けられている。その際に有利なのは、各流出部が、第１の端部分と、反対側の第２の端部分とで、支持リング上に載置されていることである。かかる場合、両端部分の一方は固定支承部を介して支持リング上に取り付けられ、他方の端部分は滑り支承部を介して支持リング上に取り付けられる。１つの流出部が複数のセグメントから構成される場合には、セグメントごとに１つの固定支承部を設けるのが好適であり、また、かかるセグメントの他方の支承部は滑り支承部とするのが好適である。
【００２０】
さらに物質移動部材は、上記塔横断面に沿って延在する１つ、２つまたはそれ以上の数の互いに平行な支持体（特に成形支持体）によって支持することもできる。この支持体は、流出部に対して横方向に延在し、当該支持体上に流出部が、またはその構成要素（上記参照）が載置される。かかる支持体は、互いに反対側にある端部分により、有利にはそれぞれ下方から支持リングに接触する。その際には、各支持体の片側は、支持リングの下方に配置された滑り支承部を介してシェルに結合されており、もう片側は、支持リングの下方に配置された固定支承部を介してシェルに結合されている。
【００２１】
有利には、塔は上述の物質移動トレイを複数有し、当該複数の物質移動トレイは、塔シェルの長手軸方向に上下に重なって配置されている。その際に有利なのは、物質移動トレイが互いに平行に延在することである。有利には、上方の流出部の流出面から流出した液相が、その下方向にずらされて配置された下方の流出部の流出面上に当たるようにすべく、２つの隣接する物質移動トレイの流出部を互いにずらして配置する。
【００２２】
既に述べたように、前記少なくとも１つの液体分配部が複数の出口部を有するのが特に有利であり、液相はこれらの出口部を通って、流出部ないしは角柱体の稜線上に載るように構成されている。こうするために有利なのは、各出口部をそれぞれ塔のシェルの長手軸方向の鉛直方向に、各対応する流出部ないしは角柱体の稜線の上方に配置することである。
【００２３】
かかる配置によって既に、スプレーノズルとは対照的に、全液量が最上部の物質移動トレイに存在していることが保証されるという利点が奏される。スプレーノズルでは、流出部間のギャップないしは貫通孔内に通常到達するのが液体の３０％から５０％であり、より低位置の物質移動トレイに来て初めて液体が有効になる。よって有利には、液体分配部は、液相の全部を流出部上に、特に流出部の稜線上に載せるように構成されている。また、液相を噴霧すると（小さい液滴）、実際の塔の塔頂部からの液体排出量が多くなるという不利益が生じる。
【００２４】
既に述べたように、前記少なくとも１つの液体分配部は特に有利には、複数の細長い最終分配流路を有し、これらの各最終分配流路は上述の塔横断面に沿って、かつ、流出部ないしは流出部の各長手寸法方向に対して横方向に、塔横断面の実質的に全体にわたって延在する。
【００２５】
好適には上述の最終分配流路はそれぞれ、塔横断面に沿って延在する底面と、当該底面から離れていく方向に延在する、互いに反対側にある細長い２つの側壁とを有する。かかる側壁はそれぞれ上縁部を有し、出口部は、特に方形の凹部の形態で両上縁部に形成されている。最終分配流路はさらに、端面において、有利にはそれぞれ１つの別の側壁によって区切られている。側壁の縁部に設けられる上述の凹部または切欠部は、各最終分配流路内から、流出部の、当該最終分配流路の下方の稜線へ液相が流れるときに通過する下稜線を、特に各々で有する。その際には、各最終分配流路が理論的には、出口部の上述の下稜線まで汚染物を集めることができるように、かかる下稜線は、塔の長手軸の方向において、当該最終分配流路の各底面から離隔されている。かかる構成により、各最終分配流路は依然として、出口部ないしは凹部により定められて、分配すべき液相を、対応する物質移動トレイ上に載せることができる。
【００２６】
さらに、液体分配部は好適には、互いに平行である少なくとも２つの細長い事前分配流路であって、塔シェルの長手軸の方向において最終分配流路より上方に配置された事前分配流路を有する。これは、最終分配流路に液相を供給するためのものであり、この事前分配流路は特に、上述の塔横断面に沿って延在する。有利には、事前分配流路は最終分配流路に対して垂直方向に延在している。少なくとも１つの補償流路を介して事前分配流路を流体工学的に互いに連通させることにより、各事前分配流路内の液相の液位差が生じている場合には、当該少なくとも１つの補償流路を介してかかる液位差を補償できるようにすることができる。
【００２７】
また、好適には事前分配流路もそれぞれ、塔横断面に沿って延在する底面と、当該底面から離れていく方向に延在する、互いに反対側にある細長い２つの側壁とを有する。かかる側壁はそれぞれ上縁部を有し、この上縁部には、出口部が、特に方形の凹部の形態で形成されており、この上縁部を介して、液相をそれぞれ対応する最終分配流路内に導入することができる。好適には、事前分配流路のかかる出口部はそれぞれ鉛直方向に、対応する最終分配流路の上方に配置されている。この場合にも、縁部に設けられる上述の凹部または切欠部はそれぞれ、各事前分配流路内から、流出部の、当該事前分配流路の下方の最終分配流路内へ液相が達するときに通過する下稜線を有する。その際には、各事前分配流路も当該事前分配流路の出口部の上述の下稜線まで埋めることができるように、なおかつ、当該出口部ないしは凹部を介して、分配すべき液相を、それぞれ対応する最終分配流路上に載せることができるように、かかる下稜線は、塔シェルの長手軸の方向において、当該事前分配流路の各底面から離隔されている。事前分配流路はさらに、それぞれ端面において、１つの別の側壁によって区切られている。
【００２８】
好適には上述の各事前分配流路には、それぞれ少なくとも１つの供給管を介して、有利にはそれぞれ２つの供給管を介して液相が導入される。かかる供給管の少なくとも一部分は、塔のシェルの長手軸の方向に延在しており、各供給管内から液相が吐出されるときに通る、各供給管の出口は、上述の長手軸の方向において、供給先の事前分配流路の各底面の方に向けられている。かかる供給管の各自の出口の領域は、有利にはそれぞれ、２つの互いに平行に延在する飛沫板間に配置される。これらの飛沫板はそれぞれ、事前分配流路の、各対応する側壁に固定されている。事前分配流路はさらに、各事前分配流路の出口部の両側の各側壁の、外側を向いた外側面に、それぞれ誘導板を有している。これらの誘導板は好適には、各側壁から垂直方向に延びており、各誘導板の下部の自由端部分は、各出口部の下方に配置された最終分配流路内に進入している。この誘導板は、事前分配流路の各出口部からの液相の流れを、それぞれ対応する最終分配流路内に可能な限り完全に着地させるべく、当該液相の流れを誘導するように構成されている。
【００２９】
よって上述の実施形態では、事前分配流路および最終分配流路は好適には、上方向に開放された流路として形成される（当該流路は、下方向には上述の底面によって区切られており、側面は上述の側壁と、端面の別の側壁とによって区切られている）。よって、かかる流路を「事前分配溝」ないしは「最終分配溝」とも称する。
【００３０】
他の１つの実施形態では、最終分配流路は管状である。その際に好適なのは、最終分配流路がそれぞれ周壁を有することであり、最終分配流路の上述の出口部は、当該壁の貫通孔として形成されている。好適には、複数の各出口部が各壁の周方向において並べて配置されている。かかる構成により、このように並べて配置された貫通孔によって、各最終分配流路より下方にて当該最終分配流路に対して横方向に延在する１つの流出部の同一の稜線へ供給されることとなる。
【００３１】
好適にはさらに、前記最終分配流路は、上述の塔横断面に沿って当該最終分配流路に対して横方向に延在する管状の事前分配流路から離れていく方向に延在している。好適には、かかる管状の事前分配流路は周壁を有し、とりわけ、最終分配流路はこの周壁の下部分から離れていく方向に延在している。その際に有利なのは、最終分配流路が事前分配流路の両側において延在することであり、特に、１つの事前分配流路からそれぞれ２つの最終分配流路が互いに逆方向に分岐し、かつ互いに同一直線上である。その際には特に、各最終分配流路はそれぞれ取り外し可能に、特にフランジ結合によって事前分配流路に連通されている。また有利には、事前分配流路に液相を供給するため、事前分配流路を入口管に連通する。この入口管は塔横断面に沿って、当該事前分配流路に対して横方向に延在し、その際にはとりわけ、事前分配流路は当該入口管の端部分から離れていく方向に延在する。好適には、かかる入口管も周壁を有し、有利には、事前分配流路は入口管の上述の端部分において、この周壁の下部分から離れていく方向に延在している。
【００３２】
上述の構成の、管状の最終分配流路および事前分配流路を備えた液体分配部は、水系の液相に用いるのが有利であり、たとえばクエンチ水冷塔の形態の塔において使用するのが好適である。このクエンチ水冷塔はたとえば、ガスクラッキング装置においてクラッキングガスの冷却ないしは精製のために、気体の供給材料（たとえばエタン）と共に用いられるものである（下記参照）。
【００３３】
それに対して、冒頭にて述べた、側壁の縁部に形成された出口部を有する液体分配部であって、特に上方向に開放された最終分配流路ならびに事前分配流路または最終分配溝ならびに事前分配溝を備えた液体分配部は、比較的重質の供給材料（たとえばナフサ等）を用いる液体クラッキング装置において、生成されたクラッキングガスを冷却および精製するために（たとえば、炭化水素の重質留分を分解するために）用いられる石油精製塔において、液体の炭化水素相（たとえば熱分解油）を分配するために（または、常圧蒸留塔や減圧蒸留塔においても）使用されるのが有利である（下記参照）。
【００３４】
本発明の１つの他の実施形態では、塔は少なくとも１つの第１（たとえば上方）および第２（たとえば下方）のプロセス工学的な領域ないしは循環路を有し、当該第２の領域は第１の領域と比較して、第１の領域より汚染しやすい。すなわち、第２の領域において時間単位あたり生成される、塔内蔵部品（たとえば物質移動トレイ、液体分配部等）の汚染の原因となる物質が、第１の領域より多い。有利には塔は、第２の領域では、より高沸点の成分（たとえば、モノマー等のより高い不飽和炭化水素など）を気相中から分離する（たとえば、ナフサクラッキング装置からクラッキングガスを分離する）ように構成されている。その際に好適なのは、第１の領域では第２の領域と比較して低沸点の炭化水素を上述の気相中から分離するように、塔を構成することである。石油精製塔においてクラッキングガスを処理する際には、たとえば第１ないしは上方の領域において、炭化水素を含有する液体の精製剤（たとえば熱分解ガソリン）の形態の液相を用いて精製を行い、これに対して第２ないしは下方の領域では、主に比較的重質の炭化水素を含む（たとえば熱分解油、ないしは、熱分解ガソリンと熱分解油との混合物）液相ないしは液体の精製剤を用いて精製を行う。上方の領域におけるガソリン留分は、１バールから２．５バールまでの領域内の通常存在する圧力の場合、有利には１．５バールの場合、約１４０℃から２１０℃までの範囲で沸騰し、それに対して下方の領域において生成される液体の石油留分は、２５０℃を上回る温度で沸騰するものである。この場合、第１の領域において、たとえば１０個またはそれ以下の数の炭素原子を有する炭化水素から成る比較的軽質のコンデンセートが（たとえばナフタリンＣ１０Ｈ８）、たとえば石油系芳香族成分が生成される。その際には、第１の領域における沸点範囲を１０５℃から１４０℃までの範囲に調整するのが有利である。第２の領域では主に、たとえば１０個より多くの炭素原子を含む炭化水素が凝縮される。その大部分は軽油および重油である。ガソリンの沸点はたとえば約１００℃であり、軽油の沸点はたとえば約１２８℃であり、重油の沸点はたとえば約１７１℃である。その目的は特に、液体を吸熱側に供給できるように温度レベルを調整することである。一般的に石油精製塔については、比較的長鎖の分子の割合は上方から下方に向かって増加していく、ということが当てはまる。煤やタール等の固体粒子は主に、下方の領域において気相から析出され、液相で存在する。この液相の粘性も、塔内において上方から下方に向かって増加していく。よって、石油精製塔は有利には、下方ないしは第２の領域において本発明のより汚染しにくい流出部を、ないしは、かかる流出部を備えた物質移動トレイを有する。上方の領域に存在するポリマーまたは比較的長鎖の炭化水素は、比較的少ない。よってこの領域では、第２の領域の流出部より高い効率の物質移動トレイないしは物質移動装置を使用することができる。有利にはかかる物質移動装置は、シーブトレイ、バルブトレイ、規則充填物、構造充填物または不規則充填物である。
【００３５】
塔が、クラッキングガスを冷却し、かつクラッキングガスから（特に重質の）炭化水素留分を分離するように構成および設置された石油精製塔として構成されている場合には、上述の液体分配部は有利には、逆流方向に導かれるクラッキングガスに液体の炭化水素相（たとえば熱分解油）の形態の精製剤を供給すべく、かかる精製剤を本発明の流出部ないしは角柱体上に載せるように構成されている。その際には、最終分配流路および事前分配流路は有利には、上方向に開放された流路（上記参照）として形成されている。
【００３６】
本発明の他の１つの実施形態では、塔は、たとえばエタン等の気体の供給材料をクラッキングすることにより生成されたクラッキングガスを冷却および精製するため、かかるクラッキングガスに、水を含むかまたは水から成る液相を加えるクエンチ水冷塔として構成されている。その際には、特に液体分配部は、逆流方向に導かれるクラッキングガスに、上述の水を含むかまたは水から成る液相を供給すべく、かかる液相を流出部ないしは角柱体上に載せるように構成されている。有利には、塔がクエンチ水冷塔の形態である場合、液体分配部は上述の管状の最終分配流路および事前分配流路を有する。
【００３７】
他の１つの実施形態では、塔は原油流を常圧蒸留するように構成されている（すなわち、精留が常圧で行われる）。その際に有利なのは、加熱された原油を塔内での精留により、複数の成分ないしはコンデンセートに分離することである。その際には原油は、２相（気液）で塔内に導入されるのが有利である。塔の塔底部は最高温度となるので、ここでは軽質成分は凝縮することなく、気体状態で上方向に向かって更に上昇していく。塔の塔頂部にはたとえばガスおよび軽質ガソリンが、いわゆるナフサが生じ、その下方に灯油、ディーゼル燃料および軽質の暖房用オイルが生じる。さらに下方には、たとえば軽油（暖房用オイルおよびディーゼル油原料）が生じ、塔底部には常圧残渣が生じる。
【００３８】
ここで好適なのは、塔を複数の領域に分割し、これらの各領域においてそれぞれ各コンデンセートないしは各成分が生成されることである。気相が塔内において各領域間にて上昇して、各コンデンセートを取り出せるよう、各領域をチムニートレイによって相互に分離することができる。
【００３９】
好適には、最も重質のコンデンセートが生成される最下部の領域または複数の下方の領域において、また、場合によってはより上方の領域においても、本発明の物質移動トレイのうち少なくとも１つが、または有利には複数がそれぞれ配置されている。その際には１つの領域の物質移動トレイに、有利には本発明の液体分配部によって（上記参照）液相を、気相とは逆流方向に供給する。この液相は特に、当該１つの領域のコンデンセート（または場合によっては、それより上方に位置する塔領域のコンデンセート）である。また、従来の常圧蒸留塔に、流出部を備えた本発明の物質移動トレイと、対応する本発明の液体分配部とを備えつけることも可能である。
【００４０】
他の１つの実施形態では、塔は、常圧蒸留の塔底生成物ないしは原油流を減圧蒸留するための塔として構成されている。かかる場合、上記にて常圧蒸留ないしは常圧精留について説明したように、複数の異なる領域において上述の塔底生成物からコンデンセートを分離することができる。しかし、この分離に際しては、塔内ないしは塔の各領域内は減圧されている。塔圧は、１０ミリバールから３０ミリバールまでの範囲内とすることができる。
【００４１】
図面を参照して、実施例に係る以下の図面についての説明により、本発明の他の具体的構成および利点について説明する。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の方法を実施するための物質移動トレイを備えた石油精製塔の断面図である。
【図２】図１の細部図である。
【図３】図２の細部 III を示す図である。
【図４】図３の細部を上から見た図である。
【図５】図４の線 V‐V に沿った部分断面図である。
【図６】本発明の流出部の固定支承部の細部図である。
【図７】図２の細部 VII の部分断面図である。
【図８】本発明の物質移動トレイ（下部分）と、物質移動トレイに液相を供給するための液体分配部（上部分）とを上から見た図である。
【図９】液体分配部の２つの事前分配流路を互いに連通する、当該液体分配部の補償流路を、図８の方向 IX において上から見た部分図である。
【図１０】方形の凹部の形態の出口部を有する最終分配流路であって、当該凹部は当該最終分配流路の側壁の縁辺に沿って形成されている最終分配流路を、図８の方向 X において上から見た部分図である。
【図１１】方形の凹部の形態の出口部を有する事前分配流路であって、当該凹部は当該事前分配流路の側壁の縁辺に沿って形成されている事前分配流路を図８の方向 XI において上から見た部分図である。
【図１２】図８から図１１の液体分配部の事前分配流路のために用いられる供給管の一部の部分断面図である。
【図１３】図８から図１２の液体分配部の事前分配流路のために用いられる供給管の、別の一部の部分断面図である。
【図１４】本発明の物質移動トレイを備えたクエンチ水冷塔の形態の塔の断面図である。
【図１５】本発明の物質移動トレイを備えたクエンチ水冷塔の形態の塔の断面図である。
【図１６】図１４および図１５に示された塔用の他の１つの実施形態の液体分配部の上面図である。
【図１７】図１６の液体分配部の断面図である。
【図１８】図１６および図１７に示された液体分配部の最終分配流路の断面図である。
【図１９】他の１つの液体分配部の断面図である。
【図２０】図１７の方向ＸＸの方向における部分図である。
【図２１】図１７の方向ＸＸの方向における部分図である。
【図２２】原油流の常圧蒸留用の塔および原油流の蒸留減圧用の塔の概略的な断面図である。
【００４３】
図２から図８に、本発明の物質移動トレイ１００を示す。この物質移動トレイ１００はたとえば、図１の石油精製塔１においてクラッキングガスＳを冷却ならびに精製するために使用することができ、または、図１４および図１５のクエンチ水冷塔２においてクラッキングガスＳを冷却ならびに精製するために使用することができ、または、図２２の原油流Ｒを常圧蒸留するための塔３もしくは原油流Ｒを減圧蒸留するための塔４において使用することができるものである。一般的に上述のような物質移動トレイ１００は、塔内の、物質移動を行わせるべき気相ないしは液相に起因して汚染リスクが高くなっている場所であれば、何処でも有利に使用することができる。
【００４４】
上掲の塔１〜４は、周面のシェル１０を有し、このシェル１０は長手軸Ｌの方向に延在し、各塔１〜４の内側空間を包囲する。この内側空間において各物質移動トレイ１００は、長手軸Ｌに対して垂直方向を向いた塔横断面Ｑの実質的に全体にわたって延在している。
【００４５】
物質移動トレイ１００は図８では、互いに平行方向である細長い複数の流出部１０１を有する。これらの流出部１０１は、上述の塔横断面Ｑに対して平行に、等しい高さ（シェル１０の長手軸Ｌにおける高さ）において延在する。互いに隣接する流出部１０１は、それぞれ２つの流出部１０１間において、塔１〜４の内部空間において気相が通過して上昇できる貫通孔またはギャップが形成されるように、長手寸法方向に対して横方向において、互いに等間隔に離隔されている。
【００４６】
図３から図５，６および図８では、上述の複数の流出部１０１はそれぞれ第１の脚部１０２および第２の脚部１０３を有し、これらの脚部１０２，１０３は互いに角度を成すように接続されて稜線１０４を形成することにより、流出部１０１は二等辺の多角形の断面形状１０１を成す。その際には、流出部１０１の各稜線１０４も同様に細長く形成されており、塔横断面Ｑに対して平行に延在する。さらに、各流出部１０１の両脚部１０２，１０３は、長手軸Ｌの方向で見て上方向に向かって互いにぶつかるように延びていることにより、各１つの流出部１０１の２つの各脚部１０２，１０３それぞれが、上方向を向いた１つの流出面１０２ａ，１０３ａを成しており、この流出面１０２ａ，１０３ａはそれぞれ、各流出部１０１の稜線１０４から下方向に下降している。かかる構成により、液相Ｆが液体分配部を通って流出部１０１の各稜線１０４上に載ると、この液相Ｆは各稜線１０４の両側において流出面１０２ａ，１０３ａを伝って下方向に降下していき、これにより、液相Ｆのカーテンが２つずつ形成される。
【００４７】
図７では好適には、本発明の複数の物質移動トレイ１００が長手軸Ｌの方向に上下に重なって配置されている。この構成では、互いに隣接する物質移動トレイ１００の流出部１０１は塔横断面Ｑに沿った方向に互いにずらされて配置されており、これにより、物質移動トレイ１００の各流出部１０１の流出面１０２ａ，１０３ａから降下した液相Ｆは、当該各流出部１０１の下方に配置された物質移動トレイ１００の、当該各流出部１０１の下方にある２つの流出部１０１上に、降下することとなる。ここで、各下方の物質移動トレイ１００の流出部１０１はそれぞれ、塔横断面Ｑに沿った方向で見て、有利には、その上方に位置する物質移動トレイ１００の２つの流出部１０１間の中央に配置されている。よって、本発明の物質移動トレイ１００は「カスケードトレイ」とも称される。
【００４８】
図３〜６では、物質移動トレイ１００の各流出部１０１は、互いに反対側にある端部分１０１ｄ（図６参照）により、各自に対応する周縁上の支持リング１１０上に設けられており、この支持リング１１０は、各塔１〜４のシェル１０の内側に固定されている。その際には、それぞれ１つの端部分１０１ｄは、固定支承部を介して支持リング１１０に取り付けられており、他方の端部分１０１ｄは滑り支承部を介して支持リング１１０に取り付けられている。
【００４９】
各流出部１０１は塔横断面Ｑの一端から他端まで一続きで、塔のシェル１０の１つの内側部分から、その反対側にある、当該塔のシェル１０の１つの内側部分まで延在することができる。しかし、１つの流出部１０１を、当該流出部１０１の長手寸法方向において前後に配列された複数のセグメント１０１ａ，１０１ｂから構成する（図４参照）ことも可能である。その際には、２つの隣接するセグメント１０１ａ，１０１ｂ間のギャップ上にキャップ１０１ｃを被せることができる。このようにして、かかるセグメント１０１ａ，１０１ｂの自由端部分は支持リング１１０上および／または支持体１１２上に載せられ、特に、流出部１０１に対して横方向に延在する成形支持体１１２上に載せられる。場合によっては、かかる支持体１１２を複数設けることもできる。この場合、この複数の支持体１１２は互いに平行に延在する。かかる場合、各セグメント１０１ａ，１０１ｂの一方の端部分は固定支承部を介して支持リング１１０上または支持体１１２上に取り付けられ、各他方の端部分は滑り支承部を介して支持リング１１０上または支持体１１２上に取り付けられる。
【００５０】
支持体１１２が設けられている場合、その自由端部分１１３によって下方から支持リング１１０に接触し、自由端部分１１３は、各支持リング１１０の下方においてシェル１０の内側に固定された支承部１１１上に載置されている。この場合、各支持体１１２の端部分１１３は、各対応する支持リング１１０を受容するための凹部を有し、これにより、各支持リング１１０は各支持体１１２と共に、実質的に段差の無い表面１１２ａを成し、この表面１１２ａ上に流出部１０１を設けることができる（図３参照）。かかる支持体１１２の場合にも、有利には、一方の端部分１１３は滑り支承部１１１の形態の（図３参照）支承部１１１を介してシェル１０に取り付けられており、これに対して他方の端部分１１３は、固定支承部を介して取り付けられる（図２参照）。
【００５１】
さらに、図８の物質移動トレイ１００の最外側の流出部１０１の側方にそれぞれカバー要素１１５を設けることも可能である。このカバー要素１１５は、当該流出部１０１と当該カバー要素１１５との間の貫通孔を所定の幅に制限するためのものである。
【００５２】
上下に重ねて配置された複数の物質移動トレイ１００に、液相Ｆを供給するため、図８〜１３では、第１の実施形態の液体分配部２００が設けられている。この液体分配部は、上方向に開放された箱形の断面の複数の最終分配流路２０２を有する。これらの最終分配流路２０２は、各塔１〜４の長手軸Ｌの方向において物質移動トレイ１００の上方に配置されており、各最終分配流路２０２はそれぞれ、上述の塔横断面Ｑに沿って、かつ流出部１０１に対して横方向に延在する。
【００５３】
細長い上述の最終分配流路２０２はそれぞれ、塔横断面Ｑに対して平行に延在する底面２０３と、当該底面２０３から離れていく方向に延在する２つの側壁２０４とを有する。これらの側壁２０４はそれぞれ上縁部２０５を有し（図１０参照）、この上縁部２０５に沿って、方形の凹部の形態の出口部２０１が形成されている。この各出口部２０１は、実際の塔１，３，４の長手軸Ｌの方向においてそれぞれ、鉛直方向に、各出口部２０１に対応する流出部１０１の稜線１０４の上方に配置されている。複数の流出部１０１上に液相Ｆを分配するため、各出口部２０１の、各底面２０３に対して平行に延在する下稜線２０６全体に液相Ｆが及び、上述の稜線１０４上まで降下して、カスケード配置された流出部１０１（図７参照）を通って更に下方向に分配することにより、液相Ｆの多数のカーテンが形成され、このカーテンにより、処理対象の気相（たとえばクラッキングガス）Ｓを逆流方向に強制的に導き、これにより、相Ｆ，Ｓ間の集中的な物質移動および／またはエネルギー移動が生じるように、最終分配流路２０２に液相Ｆを導入する。
【００５４】
最終分配流路２０２に液相Ｆを導入するため、図９では、長手軸Ｌ方向で見て最終分配流路２０２より上方に配置された、２つの互いに平行な事前分配流路２１０が設けられている。この事前分配流路２１０も、上方向に開放されて形成されており、箱形の断面に成形されている。事前分配流路２１０も同様に、塔横断面Ｑに沿って延在しており、しかも好適には、最終分配流路２０２と同様に実質的に塔横断面全体にわたって、すなわち、実際の塔１，３，４のシェル１０の１つの内側部分から、反対側の、当該シェル１０の内側部分まで延在している。さらに、事前分配流路２１０は最終分配流路２０２に対して横方向に延在している。事前分配流路２１０もそれぞれ、塔横断面Ｑに対して平行に延在する底面２１１と、当該底面２１１から離れていく方向に延在する２つの側壁２１２とを有する。これらの側壁２１２はそれぞれ上縁部２１３を有し、この上縁部２１３に、方形の凹部の形態の出口部２１４が形成されており、この各出口部２１４を介して、各出口部２１４に対応する最終分配流路２０２内へ液相Ｆを導入することができる。こうするためには、事前分配流路２１０の出口部２１４もそれぞれ、実際の塔１，３，４のシェル１０の長手軸Ｌ方向である鉛直方向において、各対応する最終分配流路２０２の上方に配置される（図１１，１２および１３参照）。
【００５５】
図１２および１３では上述の各事前分配流路２１０には、それぞれ少なくとも１つの供給管２２０を介して、有利にはそれぞれ２つの供給管２２０を介して液相Ｆが導入される。この供給管２２０の少なくとも一部は、実際の塔１，３，４のシェル１０の長手軸Ｌの方向に延在しており、各供給管２２０内から各対応する事前分配流路２１０内へ液相Ｆが流れるときに通る、各供給管２２０の出口２２１は、上述の長手軸Ｌの方向において、供給先の事前分配流路２１０の各底面２１１の方を向いている。上述の各供給管２２０は、それぞれ２つの互いに平行に延在する飛沫板２２２間に配置される。この飛沫板２２２は、各供給管２２０の出口２２１を両側から仕切り、各飛沫板２２２はそれぞれ、該当する事前分配流路２１０の、対応する側壁２１２に固定されている。
【００５６】
事前分配流路２１０はさらに、各事前分配流路２１０の出口部２１４の両側の各側壁２１２の、外側を向いた外側面に、それぞれ誘導板２１６を有している。これらの誘導板２１６は、各側壁２１２から垂直方向に延びており、各誘導板２１６の下部の自由端部分は、各出口部２１４の下方に配置された最終分配流路２０２内に進入している。この誘導板２１６は、事前分配流路２１０の各出口部２１４からの液相Ｆの流れを、それぞれ対応する最終分配流路２０２内へ誘導するためのものである。
【００５７】
両事前分配流路２１０内における液相Ｆの液位を常に等しくするためには、図８および図９では、両事前分配流路２１０間に、しかも両事前分配流路２１０に対して横方向に延在する少なくとも１つの補償流路２１５を介して、両事前分配流路２１０を連通させることができる。上述の液体分配部２００は好適には、比較的粘性が高い液相Ｆに用いられる。とりわけ水性の相Ｆの場合、下記にて説明する本発明の第２の実施形態の液体分配部３００を使用するのが有利である。
【００５８】
この液体分配部３００は、図１６から図２１までによると、周壁３０３を有する管状の最終分配流路３０２を有し、この周壁３０３には、それぞれ液相Ｆを分配するために、貫通孔３０１の形態の出口部３０１が設けられており、かかる複数の貫通孔３０１が、各最終分配流路３０２ないしは各壁３０３の周方向Ｕにおいて並べて配置されている。図１８では、たとえば上述の貫通孔３０１が２つ、たとえばそれぞれ垂直線との間にＢ＝１５°からＢ＝５０°までの角度（たとえばＢ＝２７°）を成して、下方向を向くように、周方向Ｕにおいて並べて配置されている。上述の角度は、流線が流出部１０１に当たる所望の角度に応じて決定されるものであり、公知のように計算することができる（斜方投射の放物軌跡）。図１９では、たとえば上述の貫通孔３０１を４つ、周方向Ｕにおいて並べて壁３０３に設けることができる。その際には、最外側の２つの貫通孔３０１は、たとえばそれぞれ垂直線との間にＢ＝３６°の角度を成して、下方向を向き、かつ、内側の２つの貫通孔３０１は、たとえばＢ’＝１２．５°を成すようにすることができる。
【００５９】
管状の最終分配流路３０２は図１６では、各々供給すべき物質移動トレイ１００の流出部１０１の上方において、塔横断面Ｑに対して平行に、かつ流出部１０１に対して横方向に延在している。ここで、各流出部１０１の稜線１０４に液相Ｆを当てるべく、それぞれ最終分配流路３０２の上述の周方向Ｕにおいて各壁３０３に前後に並べて形成された上述の出口部３０１ないしは貫通孔３０１も、それぞれ鉛直方向に、長手軸Ｌの方向において、対応する流出部１０１の稜線１０４の上方に配置されている（図２０および２１参照）。
【００６０】
図１６および図１７ではさらに、各最終分配流路３０２がそれぞれ１つの管状の事前分配流路３１０から分岐しており、この事前分配流路３１０は最終分配流路３０２に対して横方向に、かつ塔横断面Ｑに対して平行に延在している。事前分配流路３１０は周壁３１１を有し、この周壁３１１の下部分３１１ｂは、シェル１０の長手軸Ｌの方向において下方向を向いており（図２０および２１参照）、この下部分３１１ｂから、それぞれ最終分配流路３０２が２つずつ、双方向に分岐しており、かつ両最終分配流路３０２は同一直線上にある。好適には上述の管状の最終分配流路３０２は、各自で取り外し可能であり、しかも好適にはフランジ接続部３１５を介して、事前分配流路３１０に接続されることにより、たとえば組付や保守を行うために、最終分配流路３０２を非破壊で事前分配流路３１０から取り外しできるようにされる。
【００６１】
かかる事前分配流路３１０はさらに、分配すべき液相Ｆを当該事前分配流路３１０に導入するため、入口管３２０に連通されている。この入口管３２０は、塔横断面Ｑに対して平行に、かつ、事前分配流路３１０に対して横方向かつ中央に延在する。その際には、事前分配流路３１０は入口管３２０の端部分３２１から分岐しており、しかも、入口管３２０の周壁３２２の下部分３２２ｂであって、上述の長手軸Ｌの方向において下方向を向いた下部分３２２ｂから分岐している（図１７参照）。
【００６２】
入口管３２０の排気を行うため、入口管３２０の端部分３２１の最高位置に、排気孔３１６が設けられている。さらに、事前分配流路３１０もそれぞれ、当該各事前分配流路３１０の両反対側の端部分３１８の最高位置に、排気孔３１７をそれぞれ１つずつ有している。
【００６３】
図１に、石油精製塔の形態の本発明の塔１を示している。この塔１では、上述の物質移動トレイ１００と、図８から図１３までの態様の液体分配部２００とが使用される。かかる塔１はたとえば、オレフィンを製造するためにナフサのクラッキングを行うための液体クラッキング装置において、水蒸気クラッキング装置において生成されたクラッキングガスＳを冷却して精製するため第１の塔として、水蒸気クラッキング装置より下流に設けられている。
【００６４】
塔１は、実質的に円筒形のシェル１０を有し、このシェル１０は、垂直方向と一致する長手軸Ｌの方向に延在し、塔１の内側空間を区切る。この内側空間は、上方の第１の領域２０と、その下方にある中間の第２の領域２１と、その下方に設けられた下方の第３の領域２２という、３つのプロセス工学的領域２０，２１，２２に分割されている。事前冷却された上述のクラッキングガスＳはガス分配部４２０を介して、たとえば約４００℃から６００℃までの間の温度で、石油精製塔１の下方の第３の領域２２の底部領域に供給される。その際には、石油精製塔１の第３の領域２２は、長手軸Ｌの方向に上下に重ねて配置された複数の物質移動トレイ１００を有し、‐上記にて説明したように‐それぞれ互いに隣接する物質移動トレイ１００は、それぞれ下方の物質移動トレイ１００の流出部１０１が、その上方に位置する物質移動トレイ１００の貫通孔ないしはギャップ下方の中央に位置するように設けられている。
【００６５】
クラッキングガスＳは、塔１のシェル１０の長手軸Ｌの方向に当該塔１の内部空間全体を下方から上方に向かって通流し、このとき下方の第３の領域２２において、長手軸Ｌの方向において物質移動トレイ１００の上方に配置された液体分配部２００を用いて、炭素水素含有の液相Ｆ’すなわち重油Ｆ’を精製剤Ｆ’として、上述のように物質移動トレイ１００上に載せる。これにより、精製剤Ｆ’は第３の領域２２において降下していき、物質移動トレイ１００を通って、上昇していく気相Ｓと集中的に接触する。かかる接触により、クラッキングガス相Ｓ中から最も重質の炭化水素の成分が分離され、この炭化水素は重油Ｆ’として塔１の塔底部１２に集まる。この重油Ｆ’は塔底部１２から取り出され、冷却されて精製剤Ｆ’として、少なくとも部分的に塔１の第３の領域２２内に、ここに設けられた液体分配部２００を介して還流され、気相Ｓに再度供給される。
【００６６】
最下部の第３の領域２２から気相Ｓが、チムニートレイ４１０の、上部を覆われたライザー４１１を介して、塔１の中間の第２の領域２１内に達する。ここで、気相Ｓも物質移動トレイ１００を通過してさらに上方に上昇し、この気相Ｓに、第２の領域２１の別の液体分配部２００（図９から１４を参照）を介して、炭化水素含有の液体の精製剤Ｆの形態の液相Ｆを逆流方向に加えることにより、気相Ｓから分離された相応の成分が軽油Ｆとして、チムニートレイ４１０上に集まる。この軽油Ｆはここから流出部４１２を介して、第３の領域２２の液体分配部２００の事前分配流路２１０内に直接達することができる。さらに、上述の軽油Ｆは前記チムニートレイ４１０によって塔１の第２の領域２１内から取り出され、ガソリン留分と混合されて上述の精製剤Ｆとして、上述の別の液体分配部２００を介して第２の領域２１内に還流される。第２の領域２１内からクラッキングガスＳがバルブトレイ４０３を介して、最終的に塔１の上方の第１の領域２０内に到達し、バルブトレイ４０１，４００を介して塔１の塔頂部１１に達し、ここから取り出される。第１の領域２０では、炭化水素を含有する液体の精製剤Ｆ″が気相Ｓに加えられる。この精製剤Ｆ″はたとえば、後置接続された水蒸留部の水‐ガソリン分離部のデカンタに由来するガソリン留分であり、ここで精製剤Ｆ″は、最上部の領域２０の最上部のバルブトレイ４００上に載せられる。かかる精製剤Ｆ″を用いて、上方の第１の領域２０においてクラッキングガスＳ中からガソリン留分が分離され、このガソリン留分は降下路４０４を介して塔１の第２の領域２２の液体分配部２００内に達することができ、ないしは精製剤Ｆに添加することができる。水Ｆ''' が第２の液体として生成される場合には、これを第１の領域２０内から、別個のパイプを介して取り出すことができる。
【００６７】
保守を行うため、塔１はさらに複数のマンホール４０５を有する。このマンホール４０５は、特に液体分配部２００に接近するためのものである。
【００６８】
図１４および図１５に、クエンチ水冷塔２の形態の本発明の別の塔２を示す。これは特に、ガスクラッキング装置において気体の軽質供給材料を水蒸気クラッキングすることによって精製されたクラッキングガスＳを冷却して生成するための水蒸気クラッキング装置より下流に配置される第１の塔である。上述の気体の軽質供給材料は、たとえばエタン等である。
【００６９】
図１４ではクラッキングガスＳは、ガス分配管５３０を介して、塔２の下方の第３の領域２２内に導入され、第３の領域２２内において、上下に重ねて配置された複数の物質移動トレイ１００を通過して上昇しながら、図１６から図２１までの態様の液体分配部３００を用いて、水の形態の液相Ｆの供給を受ける。液相Ｆは塔２の塔底部１２から取り出され、場合によっては濾過後に、液体分配部３００を介して第３の領域２２の物質移動トレイ１００上に再度載せられる。この物質移動トレイ１００の流出部１０１は、上記にて説明したように、互いにずらされて配置されている。
【００７０】
第３の領域２２から気相Ｓは、チムニートレイ５２２の、上部に覆いを有するライザー５２３を介して、第３の領域２２の上方に設けられた、塔２の第２の領域２１内に到達し、第２の領域２１において気相Ｓは、第３の領域２２と同様に、上述の複数の物質移動トレイ１００に通され、他の液体分配部３００を介して物質移動トレイ１００に、水の形態の液相Ｆが供給される。上述のチムニートレイ５２２から液相Ｆが取り出され、濾過後、第２の領域２２の上述の液体分配部３００を介して第２の領域２２内に還流される。
【００７１】
第２の領域２２内からも、気相Ｓは、チムニートレイ５２０の、上部に覆いを有するライザー５２１を介して、塔２の上方の第１の領域２０内に到達する。このチムニートレイ５２０の上方に不規則充填物５０９が設けられており、これは支持板５０８上に固定され、上方向において層区切り部５０６によって区切られている。この不規則充填物５０９には、液体分配部５０４を介して水の形態の液相Ｆが供給され、液相Ｆはチムニートレイ５２０上に集まってここから取り出され、液体分配部５０４へ還流される。不規則充填物５０９にはさらに、ノズル５０７を介して精製油Ｗを用いて添加することにより、これを場合によっては精製することも可能である。上昇した気相Ｓはセパレータ５０１を介して塔２の塔頂部１１内に達し、ここから取り出される。さらに、上述の液体分配部５０４の上方においてノズル５０２を介して精製油Ｗをセパレータ５０１に供給することにより、これを場合によっては精製することも可能である。
【００７２】
保守を行うため、クエンチ水冷塔２は複数のマンホール５０５を有する。このマンホール５０５は、塔２の内蔵部品に接近するための、たとえば液体分配部３００，５０４等に接近するためのものである。
【００７３】
さらに、適切なパイプＴ，Ａを介してチムニートレイ５２０，５２２の上澄みを除去し、ないしは、チムニートレイ５２０，５２２からタールや他の汚染生成物を除去することも可能である。
【００７４】
最後に、図２２に本発明の他の実施形態の塔３，４を示しており、これは、原油流Ｒの常圧蒸留用の塔３と、常圧残渣を蒸留する減圧蒸留用の塔４である。
原油流Ｒは加熱装置４０において加熱され、２相混合物として（常圧の塔圧で）常圧蒸留塔３の下方領域７０４内に導入される。チムニートレイ６０３，６０２，６０１，６００を介して気相が塔３の塔頂部１１に達し、ここで取り出される５０（たとえば、エタン、プロパンおよび／またはブタン）。各領域７０３，７０２，７０１，７００において、各自設けられたトレイ６０３，６０２，６０１，６００を介して、原油Ｒの各留分が凝縮され、軽質蒸留物（たとえばガソリン）５１または中質蒸留物５２，５３，５４（たとえばディーゼル燃料、暖房用オイル）として、塔３の各対応する領域７０３，７０２，７０１，７００から取り出される。その際に、各コンデンセート５４，５３，５２，５１が熱交換器５を介して冷却され、その一部は、各領域７０３，７０２，７０１，７００の上部分に還流され、ここで、図８から図１３までの態様の液体分配部２００を用いて、本発明の物質移動トレイ１００上に載せられる。この物質移動トレイ１００は上記にて説明したように、上下に重ねて配置することができ、上昇していく気相と、各コンデンセート５４，５３，５２，５１との間の集中的な物質移動を確立させる。さらに、第２の領域７０３のコンデンセート５４を最下部の領域７０４内に導入することもでき、ここで、塔３の常圧残渣が集まる。
【００７５】
塔３の塔底生成物すなわち原油流Ｒの常圧残渣Ｒ’は、加熱装置４１によって再加熱され、減圧蒸留塔３の最下部の領域８０３内に導入される。ここで、常圧残渣Ｒ’の気相はチムニートレイ７０２，７０１，７００を通過して、特に１０ミリバールから３０ミリバールまでの範囲内の塔圧で、塔４の各領域８０２，８０１，８００に入り、各領域においてそれぞれのコンデンセート６３，６２，６１が生成される。このコンデンセート６３，６２，６１は重油である。塔４の塔底部では、減圧残渣Ｒ″としてタールおよびビチューメンが生成される。各コンデンセート６３，６２，６１は、熱交換器６を介して冷却することができ、また、その一部を塔４内に還流させることができる。このコンデンセート６３，６２，６１は各領域８０２，８０１，８００において、図８から図１３までの態様の液体分配部２００を用いて、上述のように上下に重ねて配置された本発明の物質移動トレイ１００上に載せられる。
【符号の説明】
【００７６】
１                              石油精製塔
２                              クエンチ水冷塔
３                              常圧蒸留塔
４                              減圧蒸留塔
５，６                          熱交換器
１０                            シェル
１１                            塔頂部
１２                            塔底部
２０，２１，２２                塔の各領域
４０，４１                      加熱装置
５０                            気相
５１，５２，５３，５４          コンデンセート
６１，６２，６３                コンデンセート
１００                          物質移動トレイ
１０１                          流出部
１０１ａ，１０１ｂ              セグメント
１０１ｃ                        キャップ
１０１ｄ                        端部分
１０２，１０３                  脚部
１０２ａ，１０３ａ              流出面
１０４                          稜線
１１０                          支持リング
１１１                          支承部
１１２                          支持体
１１２ａ                        表面
１１３                          端部分
１１５                          カバー板
２００                          液体分配部
２０１                          出口部
２０２                          最終分配流路
２０３                          底面
２０４                          側壁
２０５                          縁部
２０６                          下稜線
２１０                          事前分配流路
２１１                          底面
２１２                          側壁
２１３                          縁部
２１４                          出口部
２１５                          補償流路
２１６                          誘導板
２１７                          下稜線
２２０                          供給管
２２１                          出口
２２２                          飛沫板
３００                          液体分配部
３０１                          出口部
３０２                          最終分配流路
３０３                          壁
３１０                          事前分配流路
３１１                          壁
３１１ｂ                        下部分
３１５                          フランジ接続部
３１６，３１７                  排気孔
３１８，３２１                  端部分
３２０                          入口管
３２２                          壁
３２２ｂ                        下部分
４００，４０１，４０２，４０３  バルブトレイ
４０４                          降下路
４０５                          マンホール
５０１                          セパレータ
５０２                          ノズル
５０４                          液体分配部
５０５                          マンホール
５０６                          層仕切り部
５０７                          ノズル
５０８                          支持板
５０９                          不規則充填物
５２０                          チムニートレイ
５２１                          ライザー
５２２                          チムニートレイ
５２３                          ライザー
５３０                          ガス分配管
Ａ，Ｔ                          パイプ
Ｂ，  Ｂ’                      角度
Ｆ，  Ｆ’，  Ｆ″              液相ないしは精製剤
Ｆ'''                           水
Ｌ                              長手軸
Ｑ                              塔横断面
Ｒ                              原油流
Ｒ’                            常圧残渣
Ｒ″                            減圧残渣
Ｓ                              クラッキングガス
Ｕ                              周方向
Ｗ                              精製油
【図１】
0006355722.tif 000002
【図２】
0006355722.tif 000003
【図３】
0006355722.tif 000004
【図４】
0006355722.tif 000005
【図５】
0006355722.tif 000006
【図６】
0006355722.tif 000007
【図７】
0006355722.tif 000008
【図８】
0006355722.tif 000009
【図９】
0006355722.tif 000010
【図１０】
0006355722.tif 000011
【図１１】
0006355722.tif 000012
【図１２】
0006355722.tif 000013
【図１３】
0006355722.tif 000014
【図１４】
0006355722.tif 000015
【図１５】
0006355722.tif 000016
【図１６】
0006355722.tif 000017
【図１７】
0006355722.tif 000018
【図１８】
0006355722.tif 000019
【図１９】
0006355722.tif 000020
【図２０】
0006355722.tif 000021
【図２１】
0006355722.tif 000022
【図２２】
0006355722.tif 000023