(57)【要約】【課題】慣性分離技術により気体状プロセス流れから分離された液体を収集し、かつ方向変換して、分離された液体とガス流が同じプロセス装置内で並流または逆流で流れる装置および方法を提供する。【解決手段】本発明の装置は、分離された液体を捕集するための液体捕集手段、例えば、フランジ、および同時に気体状物質を分離された液体と並流または逆流で、液体捕集手段を通って、下流のさらなる処理装置へと流すためのフロースルー手段、たとえばフランジにおけるフロースルー開口部を有する。本発明の方法は、前記装置を使用して、気体状物質を分離液相と並流または逆流で、さらなる処理装置へと流すのと同時に、分離液相がプロセス装置の内壁を滴下し、および流下する際に分離液相を捕集することにより、分離液相を収集することを含む。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
慣性分離技術により気体状物質から分離された液体を集め、かつ方向変換するための装置であって：
（ａ）分離された液体を捕集するための液体捕集手段；
（ｂ）分離された液体を捕集手段から排出させるための排出手段；
（ｃ）分離された液体をプロセス装置から離れる方向へ誘導するための誘導手段；および
（ｄ）気体状物質を、液体捕集手段を通過させて、下流のさらなる処理装置へと、分離された液体と並流または逆流で、同時に流すためのフロースルー手段：
を含む装置。
【請求項２】
液体捕集手段がフランジを含み；フロースルー手段がフランジを貫通するフロースルー開口部を含み；フランジおよびフロースルー開口部は、気体状物質がフロースルー開口部を通り、フランジを過ぎて、分離された液体と並流または逆流で同時に流れつつ、分離された液体がフランジにより捕集されるような大きさおよび形状である請求項１記載の装置。
【請求項３】
排出手段が、捕集手段により捕集される分離された液体を装置の外へ排出し、プロセス装置から離すための少なくとも１つの排出開口部を含む請求項１記載の装置。
【請求項４】
誘導手段が、少なくとも１つの導管を含む請求項１記載の装置。
【請求項５】
フランジがこれを貫通する少なくとも１つの排出開口部を有し、誘導手段が少なくとも１つの排出管を含み、排出管のそれぞれが、少なくとも１つの排出開口部の１つと流体連絡する請求項２記載の装置。
【請求項６】
気体状物質および同伴された液体を含むプロセス流れから、同伴された液体を分離し、かつ集めるための方法であって、
同伴された液体の少なくとも一部が慣性分離技術により気体状物質から分離され、およびプロセス装置の内壁を滴下および流下する分離液相が形成され：
該方法は、
（ａ）気体状物質を分離液相と並流または逆流でさらなる処理装置へと同時に流しつつ、分離液相がプロセス装置の内壁を滴下および流下する際に、分離液相を捕集することにより分離液相を収集する工程を含み；
前記収集工程が、滴下する液相の下流かつプロセス装置の内壁に隣接して収集手段を配置することにより達成され、
前記収集手段が：分離液相がプロセス装置の内壁を滴下し、および流れる際に、分離液相を捕集するための液体捕集手段；並びに、気体状物質を、分離液相と並流または逆流で、収集手段を通過させて、さらなる処理装置へと同時に流すためのフロースルー手段を含む方法。
【請求項７】
（ｂ）分離液相を捕集手段から排出させる工程をさらに含み、前記収集手段が、分離液相を捕集手段から排出させるための排出手段を有する請求項６記載の方法。
【請求項８】
（ｃ）分離液相をプロセス装置から離れた方向へ誘導する工程をさらに含み、前記収集手段が誘導手段を有し、該誘導手段は排出手段と流体連絡し、排出された分離液相をプロセス装置から離れた方向へ誘導するためのものである、請求項６記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガス流から分離された液体を収集し、かつ方向変換する方法、ならびに前記方法と関連した使用に好適な装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
多くの化学製造プロセスは、同伴された液滴を含有する気体状物質を生じるか、または含む。同伴された液体は、特定のプロセスの応じて、１以上の不純物、または１以上の未反応原材料（反応物質）、あるいは任意の数の他の化合物を含みうる。このような同伴された液体をガス流から分離することが有益であることが多い。例えば、同伴された液体が腐食性物質であるか、または腐食性物質を含む場合、気体状物質をさらなる処理装置へ送る前に、同伴された液体を分離して、装置の腐食を軽減するか、または最小限に抑えることが有益である。さらに、場合によっては、同伴された液体は気体状物質のさらなる処理を妨害し、従って、全体的なプロセス効率および生産性を向上させるために除去されなければならない。
【０００３】
同伴された液体をガス流から分離するための公知方法が多く存在する。米国特許第５，１８１，９４３号および第６，６４９，１３７号、ならびに米国特許出願公開番号ＵＳ２００４／０２２６４３７およびＵＳ２００５／００５６１５０において検討されているように、重力、または慣性分離は以下の原理を利用する、すなわち、気体および同伴された液体を含む流れを屈曲部（例えば、エルボー管を通って）の周りに流し、方向を変える場合、気体は、より密度の高い液滴よりも容易に方向転換を通過し、流れ続ける傾向があり、液滴は気体から離脱し、分離する傾向がある。場合によっては、様々な形状および構造のベーン、バフルまたはプレートが、流動する気体の進路、気体が屈曲部と遭遇する位置またはその付近に配置され、同伴された液体が衝突し、著しいモーメントを失い、ガス流から分離液相として離脱する表面が提供される。「慣性分離」なる用語は、以下、気体状物質から同伴された液体を分離するための、このようなあらゆる技術および装置を指す。
【０００４】
いくつかの慣性分離技術において、プロセス装置の構造のために（例えば、米国特許第５，５１０，０１７号および第６，２３８，４６４号参照）、分離液相が重力により、気体状物質が流れ続ける方向に対して垂直方向に滴下または流れるようになる。このような状況において、すでに実質的に異なる方向に流動している気体状物質の捕集を回避しつつ、別個の液相を捕集するためには、かかる別個の液相の捕集は、単に、分離液相の流れの進路の下流におけるタンク、バケツまたは他の容器の配置の問題である。
【０００５】
例えば、米国特許第５，５１０，０１７号は、同伴された液体の効率よい慣性分離のためのセパレーター装置、ならびに分離された液体を収集する装置の構造を記載している。しかしながら、この技術は、分離された液体を気体状物質の流れの方向から離脱させ、これと垂直方向に、プロセス装置の外へ流動させるために、重力のみを利用する。さらに、この装置をあるプロセス装置において使用すると、その結果、許容できない圧力の低下が生じ得る。
【０００６】
同様に、米国特許第６，２３８，４６４号は、ガス流から液滴または粒子を分離するための方法および装置を記載し、分離された液滴または粒子を収集するための装置を含む。しかし、ここでも、分離された液滴または粒子を、気体状物質の流れの方向から離脱させ、これと垂直方向に流動させ、プロセス装置の外へ流すために重力に依存し、その結果、分離された液滴または粒子の収集は、典型的な容器を用いて容易に達成される。さらに、あるプロセス設備においてこの装置を使用すると、許容される圧力の低下が生じる。
【特許文献１】米国特許第５，１８１，９４３号明細書
【特許文献２】米国特許第６，６４９，１３７号明細書
【特許文献３】米国特許第５，５１０，０１７号明細書
【特許文献４】米国特許第６，２３８，４６４号明細書
【特許文献５】米国特許出願公開番号ＵＳ２００４／０２２６４３７明細書
【特許文献６】米国特許出願公開番号ＵＳ２００５／００５６１５０号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、気体状物質および分離液相が並流方向、すなわち、分離後のプロセス装置と実質的に同じ方向、例えば、導管、チューブ、カラム、またはパイプ内を垂直方向に下方に流れる場合、分離液相の下流の進路に容器を置く同じ方法では、これにより気体状物質の流れが妨害されるので、分離液相の捕集は達成できない。同様に、分離液相が、導管、チューブ、またはパイプなどのプロセス装置の内部表面と衝突し、滴下または流下し、一方、気体状物質がプロセス装置中、逆流方向、すなわち、分離液相と実質的に反対方向に流れる場合、分離液相の下流の通路に容器を置く前記方法により分離液相を捕集することを試みることは、プロセス装置を通る気体状物質の逆流を妨害するであろう。さらに、このような状況のどちらにおいても、液相を捕集するために公知方法および装置を使用することにより、液体は気体状物質として再同伴され、分離液相は同じ装置内で移動し続ける。
【０００８】
同様に、ある状況において、ガス流の性質および操作環境において存在する条件により、気体状物質の一部は相変化を経て、分離液相を生成させ、これはプロセス装置の壁面上に蓄積し得る。例えば、その露点に近い気体状物質は、プロセス装置、例えば、導管内で冷却されて、これにより、液相および気相成分のどちらも含む霧（ｆｏｇ）またはミスト（ｍｉｓｔ）が形成されうる。このようにして形成された液相の組成は、最初のガス流の純度に応じて、残存する気相の組成と同じであるか、または異なっていてもよいが、このような二相流れの取り扱いの困難さは、機械的同伴、例えば、前述の慣性分離により形成される流れについてと同様である。
【０００９】
従って、分離液相がプロセス装置内で気体状物質から分離されている多くのこのような状況において、慣性分離、凝縮または他の手段によるかどうかに係わらず、気体状物質を収集および除去装置を通ってさらなる処理のための下流の装置へと通し続けながら、プロセスおよびプロセス装置から分離液相を収集し、除去できることが有益である。さらに、収集された、分離された液体の性質に応じて、その少なくとも一部をプロセスへリサイクルするか、または貯蔵のために、あるいはさらなる処理工程のために方向変換することが有益であり得る。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、プロセス装置内で気体状物質から分離された液体を収集し、分離された液体の方向と並流または逆流に、気体をさらなる処理のための下流の装置へと流し続けながら、分離された液体を除去し、方向変換する方法および装置を提供する。
【００１１】
本発明は、慣性分離技術により、気体状物質から分離された液体を収集し、方向変換する装置を提供する。さらに詳細には、装置は、分離された液体を捕集するための液体捕集手段；前記捕集手段から分離された液体を排出させるための排出手段；分離された液体をプロセス装置から離れる方向へ誘導するための誘導手段；および液体捕集手段を通って、下流のさらなる処理装置へと、分離された液体と並流または逆流で気体状物質を同時に流すためのフロースルー手段を含む。装置の特定の具体例において、液体捕集手段はフランジを含むことができ、フロースルー手段は前記フランジを貫通するフロースルー開口部を含むことができ、前記フランジおよびフロースルー開口部は、分離された液体がフランジにより捕集され、その間、気体状物質が前記フロースルー開口部を通り、フランジを通過して、分離された液体と並流または逆流で同時に流れるようなサイズおよび形状である。さらに、排出手段は、捕集手段により捕集される分離された液体が、装置の外へ排出され、プロセス装置から離れるための少なくとも１つの排出開口部を含むことができ、さらに誘導手段は、少なくとも１つの導管を含み得る。
【００１２】
本発明は、気体状物質および同伴された液体を含むプロセス流れから、同伴された液体を分離し、収集する方法を提供し、ここにおいて、同伴された液体の少なくとも一部は、慣性分離技術により気体状物質から分離され、分離液相が形成され、これはプロセス装置の内壁を滴下し、流下する。さらに詳細には、気体状物質を分離液相と並流または逆流で、さらなる処理装置へと流すのと同時に、分離液相がプロセス装置の内壁を滴下し、流れ落ちる際に分離液相を捕集することにより、分離液相を収集する工程を含む方法である。収集工程は、滴下する液相の下流で、プロセス装置の内壁に隣接して収集手段を配置することにより行うことができる。本発明の方法はさらに、分離液相を捕集手段から排出させ、分離液相をプロセス装置から遠ざけるように誘導する工程の１つまたは両方を含む。この方法の１以上の工程は、本発明の前記装置の収集手段を用いることにより行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明は、以下に論議される具体例から、また添付の図面を参照にして、さらに完全に理解されるであろう。図中、同じ参照番号は、同じ構造を示し、図中：
図１は、本発明の装置の収集トラフの透視立面図である。
図２は、図１の切断線Ａ−Ａ切に沿って切り取られた、矢印の方向から見た収集トラフの破断透視図である。
図３は、本発明の方法および装置が有用である一般的化学反応プロセスの概略図である。
図４は、図３のＢ領域において示される装置の部分破断透視図であり、設置され、使用中の本発明の装置を示す。
図５は、図４のＣ領域において示される装置の拡大された、さらに詳細な破断透視図であり、導管中に設置された収集トラフの位置および配置を示す。
【００１４】
当業者には、以下の記述および関連する分野における一般的知識に基づいて、本発明は、プロセス装置の内壁上に集まり、滴下し、流れる分離液相を生成させるために、気体状物質から同伴された液体の慣性分離を含む任意のプロセスおよび任意のプロセス装置に適用可能であることが理解されるであろう。
【００１５】
図１および２を参照して、本発明の装置、収集手段、または収集トラフ１０の一具体例の構造を詳細に記載する。図１は、収集トラフ１０の透視立面図を示し、点線は、この図からは見ることができない追加の構造を示す。図２は、図１の切断線Ａ−Ａに沿って切り取られ、矢印の方向から見た収集トラフ１０の破断透視図を示す。特定の構造に関連して以下にさらに詳細に論議されるように、収集トラフ１０は、一般的に、その中を気体状物質および同伴された液体を含むガス流が流れ、ここにおいて同伴された液体が慣性分離技術および装置により気体状物質から分離される装置、例えば、導管またはパイプに最も適合したサイズおよび形状である。
【００１６】
収集トラフ１０は、液体捕集手段、例えばベースフランジ１２を有し、これは以下に記載するように、分離液相がプロセス装置の内壁から滴下し、流れる際に捕集するため、および収集トラフ１０をプロセス装置に取り付けるためである（例えば、以下で論議される図４参照）。ベースフランジ１２は内部環状エッジ１４を有し、これは、気体状物質を、収集トラフを通して、分離された液体と並流に、下流のさらなる処理装置へと同時に流すことを可能にするためのベースフランジ１２を貫通するフロースルー開口部１６（すなわち、フロースルー手段）を形成する。
【００１７】
傾斜付カラー１８（すなわち、ガイド手段）は、ベースフランジ１２の内端１４から、傾斜付カラー１８がフロースルー開口部１６を取り巻くように伸びている。傾斜付カラー１８は、気体状物質をガイドするためのものであり、同伴された液体が、図１および２における矢印Ｆの方向に収集トラフ１２のフロースルー開口部１６を通って気体状物質から分離され、これにより気体状物質がさらなる処理装置３０へと流れ続けることを可能にする。
【００１８】
収集トラフ１０は、ベースフランジ１２中の少なくとも１つの排出開口部２０ａ、２０ｂ、２０ｃなどの、分離液相をベースフランジ１２から排出させるための排出手段も有する。収集トラフ１０は、誘導手段、例えば、少なくとも１つの排出管２２ａ、２２ｂ、２２ｃをも有し、そのそれぞれは、液相をプロセス装置から離れる方向へ誘導するための関連した排出開口部２０ａ、２０ｂ、２０ｃと流体連絡している。
【００１９】
当業者には容易に理解され、実施可能であるように、１以上の排出開口部がベースフランジ１２中に提供されることができ、これらは、公知の相互関係を用いて、それらを通る分離液相の自己放出性流れを許容するようなサイズおよび形状であるべきである。本明細書において用いられる場合、「自己放出性流れ（ｓｅｌｆ−ｖｅｎｔｉｎｇ  ｆｌｏｗ）」とは、気体状物質の連続した放出を確実にし、従って、逆流または目詰まりすることなく、排出開口部２０ａ、２０ｂ、２０ｃおよび排出管２２ａ、２２ｂ、２２ｃ中への、中断されることのない最大量の液相の流れが達成される。例えば、収集トラフ１０のフロースルー開口部１６の直径（図１におけるＤ）および気体状物質の動的（流れ）圧力降下に対する影響は、排出開口部の数およびサイズを決定する場合の検討事項であるべきである。加えて、排出開口部は、収集トラフ１０の全体的なサイズおよび形状、並びにプロセスの粒体流れおよび圧力降下の制約および要件によって異なる断面形状、例えば、円、楕円、長方形などを有しうる。
【００２０】
以下にさらに詳細に記載するように、収集トラフ１０が設置され、使用されている場合、そのベースフランジ１２は、その中で、同伴された液体が気体状物質から分離される装置の内壁に隣接し、従って、内壁を滴下し、流下する分離液相が、ベースフランジ１２上にたまり、集まる。分離液相を次いで、排出開口部２０ａ、２０ｂ、２０ｃを通し、排出管２２ａ、２２ｂ、２２ｃ中へ排出させる。
【００２１】
本発明の方法の一具体例において、同伴された液体の少なくとも一部を慣性分離技術によりプロセス流れ中の気体状物質から分離して、分離液相が形成され、気体状物質がさらなる処理装置へと流れ続ける間に、プロセス装置、例えば、導管またはパイプの内壁を滴下し、流下するようにする。本発明の方法は、分離液相が内壁を滴下し、流下する際に分離液相を捕集し、次いで分離液相をプロセス装置から離れる方向へ誘導する工程をさらに含む。本発明の方法の工程は、本発明に従って、収集手段（例えば、本発明の収集トラフ１０）を滴下する液相の下流で、かつプロセス装置の内壁に隣接して配置することにより達成される。前述のように、収集手段は、一般に、同時に気体状物質を前記収集手段を通って分離液相と並流方向に、さらなる処理装置まで流すことを可能にしつつ、分離液相がプロセス装置の内壁から滴下し、流下する際に分離液相を捕集するための液体捕集手段およびフロースルー手段を有する。収集手段はさらに、捕集手段から分離液相を排出させるための排出手段、ならびに液相をプロセス装置から遠ざける方向へ誘導するための誘導手段も有する。
【００２２】
図３を参照して、本発明の装置および方法が有用である一般的プロセスの概略図が提供される。この一般的プロセスにおいて、反応物質２４はリアクター容器２６中で反応して、蒸気生成物流れ２８（図３中矢印により表され、流れの方向を示す）を生成する。蒸気生成物流れ２８は、気体状物質および同伴された液体を含み、誘導装置、例えば、生成物導管３２によりさらなる処理装置３０へと誘導される。本発明の収集トラフ１０が有用でありうるプロセスは、化学反応プロセスおよびその生成物流れに限定されないことが知られている。むしろ、関連する分野において通常の技術を有する者には容易に理解されるように、本発明は、これらに限定されないが、蒸留カラム、フラッシュドラム、またはボイラー（図示せず）を含むユニットオペレーションを包含する、液体が気体状物質から分離される任意のプロセスにおいて有用でありうる。
【００２３】
生成物導管３２は、例えば、１以上のエルボーベンド部分、ベーン、バフル、またはプレート、およびその組み合わせなどの慣性分離により、同伴された液体の少なくとも一部を気体状物質から分離するための手段を含む。例えば、図３において示される生成物導管３２は、２つのエルボーベンド部分３４、３６を有する。図３において概略を示した特定のプロセスにおいて、同伴された液体は、主に第二エルボーベンド部分３６において気体状物質から分離され、分離液相を形成し、これは、さらなる処理装置３０の上流の生成物導管３２の内壁３８に沿って滴下し、流下する傾向がある（図３において示される蓄積液相物質４０参照）。分離液相が生成物導管３２から除去されない場合、これは気体状物質とともにさらなる処理装置３０に流入する場合があり、潜在的に気体状物質のさらなる処理を妨害する可能性があり、または、さらには、特に、分離液相が腐食性物質を含む場合、これらに限定されないが、さらなる処理装置３０をはじめとする下流のプロセス装置に損傷を与える可能性がある。
【００２４】
従って、本発明によると、本発明の収集トラフ１０は、蒸気生成物流れ２８の流路に、同伴された液体を分離するための手段の下流（例えば、図３に示すように、第二のエルボーベンド部分３６の下流）で、かつさらなる処理装置３０の上流に配置される。収集トラフ１０は、図３に概略を示し、以下に検討される図４および５のそれぞれにおいてさらに詳細に示すように、内壁３８に沿って滴下し、流れる分離液相を捕集し、集めるために、そのベースフランジ１２が生成物導管３２の内壁３８に対して実質的に垂直に、隣接するように配置される。
【００２５】
分離液相は、収集トラフ１０のベースフランジ１２上に集まり、たまり、排出開口部２０ａ、２０ｂ、２０ｃを通って排出管２２ａ、２２ｂ、２２ｃ（すべて図３においては省略）中に排出され、これはメイン排出管４２に流体連絡する。メイン排出管４２は、分離液相を生成物管３２およびさらなる処理装置３０から離れる方向へ誘導する。分離液相の全てまたは一部を次いで、さらなる処理のために追加の下流処理装置（図示せず）へ供給することができるか、あるいは後に廃棄するかまたは処理するための収集タンク（図示せず）へ向けることができるか、あるいは図３に示すように、反応容器２６などの反応プロセスにリサイクルすることができる。
【００２６】
特定の用途において、例えば、本発明は反応プロセスとの関連で適用することができ、これにより、腐食性物質を含有する同伴された液体を含む気体状物質が生じる。同伴された液体は、慣性分離により気体状物質から分離され、下流の装置の腐食を防止するために、気体状物質のさらなる処理の前に、プロセスおよびプロセス装置から集めて、除去しなければならない。かかるプロセスにおける下流装置には、例えば、気体状物質を凝縮させて、所望の生成物を含む液体生成物流れを形成するための凝縮器が含まれる。
【００２７】
本発明を、蒸気生成物流れが、一般的にプロセス装置に対して腐食性である、同伴された腐食性液体を含有するエステル化プロセスにおける適用に関連して以下に記載する。しかしながら、様々な化学製造プロセスにおいて適用される本発明の装置および方法の適用方法は、当業者には容易に理解され、ここにおいて、同伴された液体は、慣性分離技術により、さらなる処理装置へと流れる気体状物質から分離されるが、一方、分離された液体は、これが腐食性物質を含有するかどうかにかかわらず、集められ、方向変換しなければならない。
【００２８】
図３のＢ領域において示される装置、すなわち、使用され、導管中に設置されている収集トラフ１０の部分破断図を図４に示す。さらに詳細には、収集トラフ１０を完全透視図において示し、生成物導管およびさらなる処理装置３０を断面図に示す。図５は、図４のＣ領域において示される装置の、拡大された、さらに詳細な破断透視図であり、さらなる処理装置３０の上流の生成物導管３２中に設置された収集トラフ１０の位置および配置を示す。
【００２９】
図４において示される特定のプロセス装置において、生成物導管３２はさらなる処理装置、凝縮器３０とトップチャンネルヘッド４４により流体連絡している。従って、本発明の収集トラフ１０は、生成物導管３２とトップチャンネルヘッド４４間、さらに詳細には、典型的にはかかる装置上に提供されるフランジ４６ａ、４６ｂ間に設置されている。好適な構成材料のガスケットは、収集トラフ１０のベースフランジの何れかの側に配置することができ（例えば、図５において示されるガスケット４８ａ、４８ｂ）、フランジ４６ａ、４６ｂに対して流体シールを提供する。当業者らは、プロセス装置中に存在し、ガスケット４８ａ、４８ｂと接触する気体状物質および同伴される液体の性質に応じてガスケットの好適な構成材料を選択することができる。
【００３０】
前述のように、収集トラフ１０は、ベースフランジ１２が生成導管３２の内壁３８に隣接するように配置され、従って、内壁（４０）を滴下し、流下する分離液相がベースフランジ１２上にたまり、集まる。分離液相を次いで排出開口部２０ａ、２０ｂ（図示せず）、２０ｃを通して排出管２２ａ、２２ｂ、２２ｃ中へ排出させる。
【００３１】
排出管２２ａ、２２ｂ、２２ｃは、取り外し可能に、フランジ付連結部およびガスケット（図４において、５０ａ、５０ｂ、５０ｃとして概略的に示す）などを用いて、（例えば、溶接されたノズルにより）トップチャンネルヘッド４４に取り付けられた追加の導管５２ａ、５２ｂ、５２ｃと連結することができる。
【００３２】
図５を特に参照して、ベースフランジ１２は、隆起したリップまたはエッジ５４（図４において図示せず）を含むことができ、これは、分離液相を捕集するためにベースフランジ１２中に陥凹部５６を形成する。このような陥凹部５６を提供することにより、さらに大容量の分離液相の捕集および取り扱いが可能になりうる。上述のように、収集トラフ１０は、ベースフランジ１２の外端をガスケット４８ａ、４８ｂと、生成物導管３２およびトップチャンネルヘッド４４上に提供されたフランジ４６ａ、４６ｂ（これは、凝縮器３０を生成物導管３２と連結させる）の間に配置することにより設置される。
【００３３】
図５に示され、反応プロセスに関連して使用される特定の収集トラフのサイズに関する追加のコメントを記載するが、本発明の収集トラフ１０のサイズおよび形状は、示されたものおよび本明細書において検討されたものに限定されず、関連する技術に精通した当業者が特定のプロセスおよびプロセス装置の必要性に従って設計し、決定することができると理解される。例えば、収集トラフ１０の寸法は、生成物導管３２の内径に関連して最適化することができ、図４および５に示される具体例においては約４８インチである。
【００３４】
図５を参照して、生成物導管３２の内壁３８および傾斜付壁１８の上端５８の間の距離は約１  ３／８インチである。傾斜付壁１８の上端５８と、収集トラフ１０のベースフランジ１２を保持するフランジ４６ａ、４６ｂの水平面間の距離（図５において矢印Ｅにより示す）は約３インチである。これらの寸法は、分離液相の適切な捕集を確実にし、かつ蒸気乱流が分離液相を収集トラフ１０から「スィープ」するか又は再同伴することを回避するために重要である。
【００３５】
収集トラフ１０の陥凹部５６の深さ（すなわち、フランジ４６ａ、４６ｂの水平面から陥凹部５６の底部までの垂直距離）は約１インチである。この寸法は、排出開口部または排出管の内の１つがふさがった場合に、好適な側部体積を提供し、また分離液相が腐食性物質を含む場合に、ガスケット４６ａ、４６ｂでの腐食の危険性を軽減するために重要である。
【００３６】
陥凹部５６の内部の底幅（図５において矢印Ｇにより示す）は約１  ３／４インチ（化学的製造プロセスの低圧操作の間）または約２  ５／８インチ（化学的製造プロセスの高圧操作の間）である。ベーストラフ１２の陥凹部５６の外側底幅は、約２  １／２インチ（化学的製造プロセスの低圧操作の間）または約３  ３／８インチ（化学的製造プロセスの高圧操作の間）である。これらの寸法は、動的（流れ）圧力降下の減少および所望の寸法の排出開口部に十分なスペースがあるかどうかに影響を及ぼす。例えば、図４および５に示す特定の具体例において、排出開口部（２０ａ、２０ｂ、２０ｃ）は円形であり、それぞれが約１インチ（化学的製造プロセスの低圧操作の間）および約２・１／１６インチ（化学的製造プロセスの高圧操作の間）の直径を有する。
【００３７】
同伴された液体、従って分離液相が腐食性物質を含むかどうかに応じて、排出管（２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、５２ａ、５２ｂ、５２ｃ）を含む収集トラフ１０は、腐食に対して耐性である好適な物質で構築することができる。例えば、図４および５に示す特定の具体例において、分離液相は腐食性酸物質を含むことが知られているので、収集トラフ１０は、腐食耐性のために３１６Ｌステンレス鋼（厚さ３／８インチ）で構築される。同様に、排出管（２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、５２ａ、５２ｂ、５２ｃ）はＨａｓｔｅｌｌｏｙ  Ｃ−２７６（スケジュール４０）で構築される。
【００３８】
図６を参照して、本発明の装置および方法は、気体状物質のバルク流れが、分離液相の動きまたは流れの方向に対して逆流、すなわち、慣性分離後のプロセス装置と実質的に反対方向である状況において有利に適用することもできる。図６は、このような逆流態様の一例を概略的に示し、ここにおいて、気体状物質および同伴された液体を含むガス流６０は装置、例えばコンプレッサーユニット６２から、エルボーベンド６６を有する導管６４中に排出される。ガス流６０は矢印により示される一般的方向に導管６４中を通って、リアクター６８を含み得る下流工程へと流れる。
【００３９】
ガス流６０が導管６４を通って流れる際に、エルボーベンド６６内で慣性分離が起こり、同伴された液体を分離させ、エルボーベンド６６の内部表面７０上に蓄積させる（図６において一般的に７２で示される蓄積する液相）。エルボーベンド６６を通過する際のガス流６０の速度に応じて、その内部の乱流のために、蓄積された液相が流動する気体状物質中にいくらか、再同伴される。例えば、残存する乱流などの気体状物質の流れの方向により決定されるようなエルボーベンド６６のさらに下流の条件は、重力とともに、気体状物質からさらなる液体を慣性分離し、これにより、さらなる分離液相（一般的に、図６におけるさらなる液相蓄積７６参照）が導管６４ａの垂直部分の内部表面７４上に蓄積する。重力の影響のために、このさらなる分離液相７６は、図６において矢印Ｈにより示すように、下方に、導管６４内の気体状物質の流れの方向と逆方向に流れるようになる。
【００４０】
図６において示すように、本発明によると、収集トラフ１０’は導管６４の垂直部分に配置される。さらに詳細には、収集トラフ１０’は、分離液相７２がまず蓄積するエルボーベンド６６と、さらなる分離液相７６が導管６４の垂直部分の内部表面７４上に蓄積する位置の間に配置される。図６から容易にわかるように、再同伴およびその後の導管６４ａの垂直部分における分離の結果から得られる追加の液相７６が集められ、先の具体例に関連して既に詳細に記載したように、導管６４および他のプロセス装置から収集トラフ１０’により方向変換される。
【００４１】
収集トラフ１０’および本発明の方法が図６に示される配置において用いられない場合、導管６４ａの垂直部分内での追加の液相７６の逆流の結果、エルボーベンド６６内の蓄積オイルは下方に滴下し、流下し続け、エルボーベンド６６中に戻るので、エルボーベンド６６内でオイル蓄積（１０４）の速度が増大する可能性がある。さらに、蓄積された分離液相７２の体積はエルボーベンド６６中で増大するので、エルボーベンド６６内のフリーフローパスは詰まるようになり、これを通る気体状物質の速度は増大し、ガス流６０中へ戻る液相７２、７６の再同伴は増大し、これは望ましくない。このような動的系の経験的研究により、長時間にわたって、液相蓄積および再同伴のこのサイクルは、エルボーによる慣性分離の有益な効果を打ち消し、その結果、液相が最終的に下流操作へ送達され、このことは望ましくない場合があり、液相および下流操作の組成および他の特性によって、危険な状態もを引き起こし得る。しかしながら、本発明の装置および方法が、例えば図６に概略的に示されるように適用される場合、導管６４ａの垂直部分の内部表面７４上の追加の液相７６の逆流は遮られ、エルボーベンド６６内の再同伴のサイクルは最小限に抑えられ、従って、液相７２、７６の下流操作６８への望ましくない移動も最小限に抑えられる。
【００４２】
前述の本発明の具体例は、単に例示的であって、当業者は本発明の精神および範囲から逸脱することなく変更および修正をなすことができると理解される。このような変更および修正はすべて本発明の範囲内に含まれることが意図される。
【００４３】
例えば、前述のように、当業者には二相流れ（すなわち、液体および気体状物質を含む）の形成は、純粋な機械的（気体速度に関連する慣性）同伴以外の物理的プロセスから得られうることは明らかである。例えば、その露点に近い、液体を含まないガス流は、導管内で冷却し、霧またはミストが形成されることができ、これらはどちらも液相および気相成分を含む。かくして形成された液相の組成は、最初のガス流の純度に応じて、残存する気相の組成と同一であるか、または異なっていてもよいが、このような二相流れの取り扱いの困難さは、機械的（慣性）同伴により形成される流れについてと類似している。本発明の装置および方法は、分離液層および流動する気体状物質が、慣性分離以外の状況、例えば、気体状物質の一部の凝縮により、分離液相が形成されるなどの結果としてプロセス装置中に存在する、このような状況に等しく適用可能である。本発明の装置および方法は、分離液相をプロセス装置から収集し、方向付けるために、このような状況において有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の装置の収集トラフの透視立面図である。
【図２】図１の切断線Ａ−Ａ切に沿って切り取られた、矢印の方向から見た収集トラフの破断透視図である。
【図３】本発明の方法および装置が有用である一般的化学反応プロセスの概略図である。
【図４】図３のＢ領域において示される装置の部分破断透視図であり、設置され、使用中の本発明の装置を示す。
【図５】図４のＣ領域において示される装置の拡大された、さらに詳細な破断透視図であり、導管中に設置された収集トラフの位置および配置を示す。
【図６】本発明の方法および装置が有用である、逆流の態様における概略図である。
【符号の説明】
【００４５】
１０  収集トラフ
１２  ベースフランジ
１４  内端
１６  フロースルー開口部
１８  傾斜付カラー
２０  排出開口部
２２  排出管
２４  反応物質
２６  リアクター容器
２８  蒸気生成物流れ
３０  さらなる処理装置
３２  生成物導管
３４、３６  エルボーベンド部分
３８  内壁
４０  蓄積液相物質
４２  メイン排出管
４４  トップチャンネルヘッド
４６  フランジ
４８  ガスケット
５０  フランジ付連結部およびガスケット
５２  導管
５４  隆起したリップまたはエッジ
５６  陥凹部
５８  上端
６０  ガス流
６２  コンプレッサーユニット
６４  導管
６６  エルボーベンド
６８  リアクター
７０  内部表面
７２  蓄積する液相
７４  内部表面
７６  液相蓄積
【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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【外国語明細書】
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2007044688000002.pdf
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