(57)【要約】  交差した波形の梱包モジュールは、物質移動または熱交換のカラムに用いるために提供され、かつ、汚損、コッキング、および、浸食が懸念されるサーブサービスの用途において、特に適正である。構造化された梱包モジュールは、直立で、平行に伸び、波形を付けられた複数のプレートを有する。スペーサ部材は、プレートの表面に固定が体積する機会を減らすために、離間した関係で隣接するプレートの波形を維持する。プレートは、穴も、プレートに固体が体積する機会を減らすための表面処理も必要無い。
2012506763.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
構造化された梱包モジュールは、
直立し、平行に伸び、波形を有する、複数のプレートと、
前記プレートの表面に沿い、さらに、前記プレート間の間隔を空けている開口中に、流体に対して概してスムーズな流路を形成するために、前記波形のおよそ全体長さに沿って、互いに離間した隣接するプレートの波形と離間した関係で前記プレートに固定されるスペーサ部材と、
で構成され、
前記プレートは、十字に交差する形で伸びる隣接するプレートの波形と共に配置されることを特徴とするモジュール。
【請求項２】
前記波形が、各プレートの全体表面に沿って伸びる請求項１に記載のモジュール。
【請求項３】
前記プレートの表面が、滑らかで、かつ、概してテクスチャリング処理が必要無い請求項１に記載のモジュール。
【請求項４】
前記スペーサ部材は、前記プレートを通って伸びる棒で構成される請求項１に記載のモジュール。
【請求項５】
前記プレートは、上部および底部の端部を有し、
前記棒は、前記上部および底部の端部を通って伸びる請求項４に記載のモジュール。
【請求項６】
前記プレートは、前記上部および底部の端部に穴を有し、
前記棒は、前記穴を通って伸びる請求項５に記載のモジュール。
【請求項７】
前記プレートの表面は、前記上部および底部の端部以外に穴が無い請求項６に記載のモジュール。
【請求項８】
前記棒は、滑らかで、かつ、円形の断面のものである請求項７に記載のモジュール。
【請求項９】
前記棒は、前記プレートに溶接される請求項７に記載のモジュール。
【請求項１０】
物質移動および熱交換カラムは、
開口内部領域を規定する壁と、
前記開口内部領域内に配置される構造化された梱包モジュールと、
で構成され、
前記構造化された梱包モジュールは、
直立で平行に伸び、波形を有する、複数のプレートと、
前記プレートの表面に沿い、さらに、前記プレート間に間隔を開けている開口中に、流体に対して概してスムーズな流路を形成するために、前記波形の全長に実質的に沿って、互いに離間した隣接するプレートの波形と離間した関係で前記プレートに固定されるスペーサ部材と、
で構成され、
前記プレートは、十字に交差する形で伸びる隣接するプレートの波形と共に配置されることを特徴とするカラム。
【請求項１１】
前記プレートの表面が、滑らかで、かつ、概してテクスチャリング処理が必要無い請求項１０に記載のカラム。
【請求項１２】
前記スペーサ部材は、前記プレートを通って伸びる棒で構成される請求項１０に記載のカラム。
【請求項１３】
前記プレートは、上部および底部の端部を有し、
前記棒は、前記上部および底部の端部を通って伸びる請求項１２に記載のカラム。
【請求項１４】
前記プレートは、前記上部および底部の端部に穴を有し、
前記棒は、前記穴から伸びる請求項１３に記載のカラム。
【請求項１５】
前記プレートの表面は、前記上部および底部の端部以外に穴が無い請求１４に記載のカラム。
【請求項１６】
前記棒は、滑らかで、かつ、円形の断面のものである請求項１５に記載のカラム。
【請求項１７】
前記棒は、前記プレートに溶接される請求項１５に記載のカラム。
【請求項１８】
カラムの壁が形成された開口内部領域と共に配置された構造化された梱包モジュールを有する物質移動カラム内に流れる流体流間の物質移動および／または熱交換を引き起こすための処理方法であって、
前記構造化された梱包モジュールは、
直立し、平行に伸び、波形を有する複数のプレートで構成され、
前記プレートは、十字に交差する形で伸び、かつ、それらの全体長さに沿って離間している隣接するプレートの波形と共に配置され、
前記処理方法は、
前記プレートの表面の前記物質移動および／または熱交換を引き起こすために、前記波形によって形成される流路に沿って、前記構造化された梱包モジュールを前記流体流が通過するステップで構成されることを特徴とする処理方法。
【請求項１９】
前記流路に沿って前記流体流の流れを実質的に均一にするステップを含む請求項１８に記載の処理方法。
【請求項２０】
前記構造化された梱包モジュールから前記流体流が通過するステップが、前記構造化された梱包モジュールから下降液体流および上昇気体流が通過するステップで構成される請求項１９に記載の処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
発明の背景
本発明は、概して、物質移動および／または熱交換処理を行うカラム中の気体‐液体または液体‐液体の接触を促進するための装置および方法に関する。特に、本発明は、汚損、コッキング、および、浸食が懸念であるサーブサービスのアプリケーションにおいて、物質移動または熱交換カラム中に使用される構造化された梱包モジュールおよびそのようなモジュールを用いる方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
沢山の種類のランダムおよび構造化された梱包部材は、カラム中に流れる流体流間の接触を促進するための物質移動または熱交換のカラム中での使用のために開発されている。梱包部材は、概して、流体流が、上昇および下降する流体流間の接触の領域の増大を延展可能な流体流上に、表面を提供することによって、物質交換または熱交換を改良する。
【０００３】
梱包部材は、梱包部材の汚損、コッキング、および、浸食が問題である、サーブサービルのアプリケーションに頻繁に用いられる。理想的には、そのようなサーブサービスのアプリケーションに用いられる梱包部材は、蒸気の爆発などのように、劇的なカラムの転覆、および、浸食に耐える十分な構造的強度を有する。梱包部材は、所望の分離効果を達成させるために、構造的な幾何学形態も提供しなければならない。同時に、梱包部材は、十分な開口領域が存在しなければならず、さもなければ、自身の表面上における固体粒子の堆積に起因する汚損およびコッキングを避けるように形成される。沢山の従来の梱包は、必須強度および効率特性を有するが、これらのサーブサービスのアプリケーション中で、汚損およびコッキングしやすい傾向にある。同様に、他のタイプの従来の梱包は、汚損およびコッキングに対しては抵抗力があるが、所望の強度や分離効率を提供することができない。従って、汚損およびコッキングに対して同時に抵抗力のある間に、所望の構造化強度および分離効率を提供する構造化された梱包モジュールのニーズが展開された。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
発明の概要
一実施形態において、本発明は、十字に交差する形で伸びる隣接するプレートの波形と共に配置され、直立し、平行に伸び、波形を有する、複数のプレートで構成される構造化された梱包モジュールに向けられる。スペーサ部材は、波形が他の波形と接触しないように、それらの全長に沿って、互いに離間する隣接するプレートの波形と共に、離間した関係でプレートに固定されて用いられる。隣接するプレートの波形間の間隔は、流体の流れ、一般的には、上昇する気体に対して、完全に開き、同様に、プレートの表面は、流体、一般的には、下降する液体のために、スムーズな流れの表面を提供する。この様式においては、汚損やコッキングに抵抗するプレートは、所望の強度や分離効果を提供することが可能である。
【０００５】
他の実施形態においては、本発明は、構造化された梱包モジュールに含まれるカラム、および、カラム中に流れる流体流間の物質移動および／または熱交換を促進するために用いられる構造化された梱包モジュール中の処理方法に向けられる。処理方法においては、流体流の流れは、互いにまたは他の構成部品と接触する隣接するプレートの波形によって生じる低流ゾーンが存在するので、プレート中の波形によって形成される流路に沿って、実質的に一様にされる。処理方法は、これらのタイプの低流ゾーンが存在するので、汚損およびコッキングに抵抗する。この処理方法は、従って、プレートの汚損、コッキング、および、浸食が通常、問題となるであろうセーブサービスの状況下で作用する。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
図面の簡単な説明
【図１】図１は、カラム内に配置される本発明の構造化された梱包モジュールを表わすために、縦断面で取り入れられたカラムの外壁と、カラムの部分立面図である。
【図２】図２は、図１の線分２‐２の矢印の方向に沿って取り入れられたカラムの上面図である。
【図３】図３は、構造化された梱包モジュールの１つの側面図である。
【図４】図４は、構造化された梱包モジュールに使用可能な波形をつけたプレートの２つの実施形態を示す上面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
詳細な説明
さらに詳細に図面、初めは図１を見ると、物質移動および熱交換処理の際の仕様に最適なカラムは、包括的に数字の１０で表わされる。カラム１０は、一般的に、円柱の形状である直立の外壁１２を有するが、多角形を含む他の形状でも可能であり、かつ、本発明の範囲内のものである。壁１２は、あらゆる適切な直径および高さのものであり、自身に対して不活性、または、そうでなければ、カラム１０の動作中に存在する流体および状態と互換性のある１種類以上の強固な材料から構成される。
【０００８】
カラム１０は、断片の生成物を得るために、さらに／または、そうでなければ、流体流間の物質移動および／または熱交換を引き起こす、一般的には、液体および気体流である流体流を処理するために用いられるタイプのものである。例えば、カラム１０は、大気中の粗雑な、潤滑油の吸引、原油の吸引、流れまたは熱の分留割れ、コッカまたはビスブレーカの分留、コーク洗浄、反応装置のオフ‐ガス、ガスの反応停止、食用油の脱臭、汚染制御洗浄されるものであり、さらに、その他のサーブサービス処理を行う。
【０００９】
カラム１０の壁１２は、所望の流体流間の物質移動および／または熱交換が起こる開口内側領域１４を規定する。通常、流体流は、１種類以上の上昇気体流および１種類以上の下降液体流で構成される。あるいは、流体流は、上昇および下降両方の液体流、または、上昇ガス流および下降液体流で構成される。
【００１０】
流体流は、カラム１０の高さに従って適切な位置に配置される複数の供給ライ（図示せず）を通って、カラム１０に向けられる。１種類以上の気体流が、供給ラインを通って、カラム１０中に導入されるよりも、カラム１０内で生成されることも可能である。カラム１０は、一般的に、気体生成物または副生成物を移動させるために架線（図示せず）、および、カラム１０から液体の生成物または副生成物を移動させるための底流除去ライン（図示せず）を含む。通常存在している、還流ライン、リボイラ、コンデンサ、蒸気ホーン、液体分配器等のような他のカラムの部材は、実質的に従来のもので、かつ、これらの部品の図示は、本発明の理解のために必要無いと思われるので、図示されない。
【００１１】
本発明に従って、構造化された梱包モジュール１６の１以上の層１５ａ‐ｄは、カラム１０の開口内部領域１４内に配置される。さらに、図２‐４を見ると、各構造化された梱包モジュール１６は、浸食またはカラム１０内でなされる他の状態に耐えるために、十分な強度および厚みを有する、様々な金属、プラスチック、または、セラミックのいずれのようにも、適切な強度の材料から構成される。
【００１２】
図４でベストモードを見ることができるように、波形は、プレート１８の全体表面に沿って伸び、さらに、概して、三角形または正弦の断面図である。各構造化された梱包モジュール１６の隣接するプレート１８の波形は、十字に交差しているまたは交差しているように波形をつけた形で伸びる。カラム１０の垂直軸に関連する波形の傾斜角は、個々のアプリケーションの要求によって選択可能である。例えば、３０、４５、および、６０°の傾斜角、同様に、他の角度が用いられる。
【００１３】
仮に、各構造化された梱包モジュール１６の隣接するプレート１８の波形が、互いに接触している場合には、接触箇所は、固体が蓄積し、かつ、汚損またはコッキングしやすい低流領域を提供する。従って、各構造化された梱包モジュールの隣接するプレート１８の波形は、プレート１８に接合されるスペーサ部材２０によって、全体の長さに沿って、離間した関係で維持される。スペーサ部材２０は、一般的には、プレートの表面全体に沿って下降する液体、流体、および、プレート１８間の間隔の開いている開口中を上昇する気体、流体のために、スムーズな流路を提供するために、全体の長さおよび幅に沿って、隣接するプレート１８の間の隙間を維持するように設計されている。隣接するプレート１８の波形は、このような下降気体のための傾斜流のチャンネルを形成する。隣接するプレート１８の波形は、お互い、または、その他の構造と接触することがないので、プレート１８に沿った液体および気体の流れは、概して、プレート１８上に固体の蓄積、結果として、プレート１８のコッキングおよび汚損を引き起こす可能性のある低流領域の存在無しで統一される。
【００１４】
スペーサ部材２０は、いかなる様々な適切な形状でもよい。図示された実施形態において、スペーサ部材２０は、プレート１８に対しておおよそ垂直方向において、構造化された梱包モジュール１６の上および底の端部に沿って伸びる一連の平坦な棒２２である。棒２２は、溶接または他の方法によって、プレート１８に固定される。棒２２は、１つの構造化された梱包モジュール中のプレート１８の上端間および上位の構造化された梱包モジュール中のプレート１８の底端間での接触を阻害するように、プレート１８の端部に形成される穴２４を通りぬけて伸びても良いし、または、中に置かれても良い。棒２２は、丸い、三角形、四角形、または、所望の断面を有する。棒２２を受容する穴２４は、ノッチ、または、完全な穴のように形成され、同じように、円形、三角形、四角形、または、他の所望の形を有する。スペーサ部材２０は、各構造化された梱包モジュール内にプレート１８と共に固定され、かつ、隣接するプレート１８の波形間に所望のスペーシングを維持する機能を果たす。棒２２以外の他の種類のスペーシング部材は、これらの機能を遂行するために用いられるものであれば良いと理解されている。これは、本発明の範囲および範囲内で熟考される。しかしながら、好ましくは、スペーシング部材２０は、固体が、スペーサ部材２０上、および、プレート１８に対する取り付け箇所に蓄積する機会を減らす方法で構成され、かつ、プレート１８に取り付けられる。
【００１５】
各構造化された梱包モジュール１６内の隣接するプレート１８間の間隔と同様に、各プレート１８の波形のクリンプの角度θ（図４）および高さｈ２（図４）または振幅は、個々の用途に応じて変えることができる。波形のクリンプの高さが高くなると、カラム１０の横断面内に配置されるプレート１８の数が少なくなる。同様に、プレート１８間の間隔が増加すると、カラム１０の横断面内に配置されるプレート１８が少なくなる。一般的に、プレート１８の数または表面領域が増加すると、同様に、物質移動または熱交換処理の効果も増加する。しかしながら、同時に、構造化された梱包モジュール１６の上および低端部間の圧力低下が増加し、さらに、構造化された梱包モジュール１６の流体流の収容能力が減少する。
【００１６】
波形のピークの屈曲半径が減少する際に、プレート１８の表面に固体が蓄積する可能性も増加する。汚損およびコッキングが懸念されるサーブサービスの用途においては、構造化された梱包モジュール１６に所望の圧力低下および流体流の収容能力を提供するために、波形のクリンプの角度および高さと、隣接するプレート１８間の間隔とを同時に選択すると、概して、固体がプレート１８上に蓄積する機会を減らすために、好ましくは、プレート１８の屈曲半径が減少する。
【００１７】
構造化された梱包モジュール１６の各層１５ａ‐ｄは、カラム１０の横断面を完全に横切って伸びるシングルの構造化された梱包モジュール１６で成り、さらに、カラム壁１２、下位の梱包モジュール１６、または、他の適切な支持構造体に固定された支持リング（図示せず）上に支持される。あるいは、レンガのような形で複数の個別の構造化された梱包モジュール１６は、１種類以上の層１５ａ‐ｄを形成するために、組み立てられてもよい。各構造化された梱包モジュール１６は、１つの層の波形を付けられたプレート１８が、隣接する層の波形を付けられたプレート１８によって規定される垂直面に対して角度付けされた垂直面に配置されるように、通常、隣接する下位の構造化された梱包モジュール上に直接積み重ねられ、さらに、通常、回転される。回転角度は、一般的には、４５または９０°であるが、もし望むのであれば、他の角度でも可能である。
【００１８】
プレート１８の全体表面は、通常、なめらかで、表面のきめがフリーで、固体をプレート１８上に蓄積させる穴（プレート１８に棒２２を固定するために用いられる穴２４の他に）はない。スプレーノズル（図示せず）は、プレート１８上の固体の蓄積を除去および避けるために、プレート１８の表面上にスプレー洗浄を向けるので、モジュール１６の上および／または下に配置される。プレート１８の全表面にスプレー洗浄を到達させるために、モジュール１６は、わずか約２と７／８インチの垂直高さで構成される。他のアプリケーションにおいては、構造化された梱包モジュール１６は、約６インチまで、または、それより大きい高さを有してもよい。流体中の固体が供給されるアプリケーションにおいては、流体は、モジュール１６に液体を供給するスプレーノズルまたは簡便なスルータイプの分配器の目詰まりを引き起こすので、ワイヤ  スルータイプの液体の分配器が用いられる。
【００１９】
使用に際しては、１個以上の構造化された梱包モジュール１６は、カラム１０内に対向流で流れる流体流間の物質移動および／または熱交換を促進するために使用するために、カラム１０内の開口内部領域１４内に配置される。流体流が１個以上の構造化された梱包モジュール１６中でプレート１８に逢着する際に、流体流は、接触領域、さらに、流体流間の物質移動および／または熱交換が増加するように、プレート１８の表面を超えて広がる。隣接するプレート１８の波形は、互いに離間しているので、波形が、それらの長さに沿って、互いに、または、他の構成要件と接触する際に、流体流、一般的には、液体流は、典型的に生じる低流ゾーンによって妨害されることなく、一般的な一様な方法で、波形の傾斜した表面に沿って、下降する。他の流体流、一般的には、気体流は、仮に、波形が、それらの長さに沿って、互いに、または、他の構成要件と接触したとしても、低流の領域によって妨害されることなく、およそ一様な方法で、プレート１８間の開口の隙間中を上昇する。この方法で、構造化された梱包モジュール１６は、汚損およびコッキングに耐える間に、所望の構造強度と分離効果とを提供する。
【００２０】
上述から、本発明は、構造に固有の他の利点と共に、詳細に説明されたすべての結論および目的に達するようによく適合させられたものである。
【００２１】
所定の特徴や副組合せは、有効であり、かつ、他の特徴および副組合せに関係なく、用いられると理解される。これは、発明の範囲によって、考慮され、さらに、発明の範囲内にある。
【００２２】
沢山の実施可能な実施形態は、本発明の範囲から逸脱することなく、本発明によって作り出されるので、ここの詳細な全ての事項、または、添付図面は、限定的な意義ではなく、具体的な説明に役に立つものとして解釈されていると理解される。
【図１】
2012506763.tif 000003
【図２】
2012506763.tif 000004
【図３】
2012506763.tif 000005
【図４】
2012506763.tif 000006
【国際調査報告】
2012506763.tif 000007
2012506763.tif 000008