JP4709381B2 - 流体分配回収システムおよびその方法 - Google Patents

Description

【０００１】
本発明は、たとえば、流体と固体を接触させる装置で使用される、流体分配回収装置または流体分配回収システムに関する。
【０００２】
本発明は、特に気相、液相、または超臨界相の流体に対するクロマトグラフィの分野に応用することができる。
【０００３】
本発明は、テレフタル酸合成のための、キシレンとエチルベンゼンとの混合物、すなわち織物を生産する際の中間石油化学生成物の模擬移動層における分離プロセスで使用できる分配回収システムに関する。
【０００４】
本発明は、たとえば、キシレンおよびエチルベンゼン異性体混合物、飽和脂肪酸およびそのエステルから選択される化合物の混合物、パラフィンとオレフィンとの混合物、イソパラフィンと通常のパラフィンとの混合物、およびその他の化合物を分離するプロセスで使用することもできる。
【０００５】
本発明による装置は、液相、蒸気相、または超臨界相で動作することができ、かつ、たとえば化学や石油化学や石油に関するすべての分離分野で動作することができる。
【０００６】
分離プロセスの分野では従来、たとえば少なくとも２つの化学化合物または同じ化合物の２つの異性体を含む要素を、模擬移動層システムを使用して分離している。使用される吸着材料はたとえば固体である。
【０００７】
模擬逆流を備えた吸着装置の実現形態を示す技術的背景は、たとえば米国特許第２９８５５８９号に記載されている。
【０００８】
このようなプロセスでは、ポンプを介して導入された主流体がカラムの中心軸に沿って固体層を通って流れる。このプロセスの性能を最高にするには、主流体が、ピストン形流れ（プラグ流れ）に従って吸着剤を通過し、吸着剤層の表面のすべての点でできるだけ一様な組成および流れ面を有することが重要である。
【０００９】
この目的のために、従来技術では、このような流れを得て維持することを試みる様々な手段が公開されている。
【００１０】
米国特許第３５２３７６２号に記載された、２つの吸着剤層の間に配置された装置は、流体が流れている間にこの流体を再混合することを可能にする。
【００１１】
模擬逆流を備えた応用例に関して、米国特許第３２１４２４７号に記載された装置は、上部格子と、粒子を保持する下部格子と、この２つの格子の間に配置された２つの穴なし水平バッフルとを有する構造を示している。流体は、装置の全体を横切るホースによって各バッフルまたはデフレクタ間の中央の空間に加えられるか、あるいはこの空間から抽出される。このような装置は、カラム内を流れる流体を再混合し、かつ主流体に加えられた流体を適切に混合することを可能にする。
【００１２】
特に流体を混合、抽出、または添加する機能を有する流体分配パネル、すなわちＤＭＥを開示した２つの米国特許第５９７２２１４号および第５７５５９６０号に言及することもできる。これらのＤＭＥは、カラムの外側から各パネルへの流体の粒子の通過時間と、逆に各パネルから、外側の回収網への流体の粒子の通過時間を均一化する働きをする流体分配回収循環路に連結されている。
【００１３】
実際、流れの組成の分散および流体粒子の通過時間の分散は、各流体がＤＭＥまで分配されるかあるいはＤＭＥから抽出される途中でも生じる可能性がある。
【００１４】
いくつかの分散循環路または回収循環路は、流体の分散時間を短縮するのに適している。これらの循環路の形状は一般に、プレートの形状に合わせられると共にこのようなプレートにおけるＤＭＥの配置に合わせられている。
【００１５】
たとえば、米国特許第５９７２２１４号において、二次流体を分配または抽出する循環路は、対称的に分散された長さの等しい流体移送配管を示している。これらの循環路は、分離装置形流体の分配を可能にするか、あるいは分離カラムの中央から半径方向への分配または該中央への半径方向からの分配を可能にする。
【００１６】
米国特許第５７５５９６０号において、分配回収循環路は、分配プレートを形成する各パネルに二次流体を分配するか、あるいは該各パネルから各二次流体を回収する数本の分岐管を有する数本の半径方向ホースで構成されている。これらの分岐管は、それらが連結された半径方向送りホースの全長または該ホースの長さの一部にわたって分散されている。他の変形例は、分岐管の周囲に位置決めされたリングまたはハーフリングから各流体を分配することからなる。ＤＭＥまでの流体移送ホースはリングまたはハーフリングの全長にわたって分散されている。
【００１７】
ヨーロッパ特許第０７４８１５号は、いくつかの流体分配リングを有する、流体および固体を接触させる装置の内部で流体を分配するシステムについて説明している。流体分配リングは、装置の中央チューブ上に取り付けられ、各流体分配装置プレートの互いに隣接するレベルの間に配置されている。流体分配装置プレートと分配リングとの間に延びている数本の分配管は、流体の噴射および／または回収を可能にする。
【００１８】
これらのシステムはすべて、各流体が同じプレートの様々なパネルにほぼ同時に到着するように各流体の通過時間を最短にするためにピストン形流れまたは「プラグ流れ」を接触させる装置の内部でこの流れを得る要件を満たす。
【００１９】
本発明の目的は特に、プラグ流れおよびこの流れの組成の均一性を得て維持し、分配プレートを形成する各パネル内で噴射または抽出される各流体の分散時間を最短にすることを可能にする流体分配回収システムに関する。
【００２０】
この説明の残りの部分の全体にわたって、第１のチャンバは、機能が流体を少なくとも２つに分割するか、あるいは２つの流体流を回収することであるチャンバと定義され、第２のチャンバは、第１のチャンバから得られた流体を少なくとも２つに分割するか、あるいは２つの流体流を回収して第１のチャンバに送るチャンバと定義される。
【００２１】
ＤＭＥは、特に１つまたは２つ以上の流体を回収、混合、抽出、または再混合する機能を有するパネルを指す。
【００２２】
本発明は、装置が、チャンバと、主流体を導入する少なくとも１本の配管および主流体を排出する少なくとも１本の配管と、数枚の分配装置プレート（Ｐ_n）とを有し、各プレートが、各流体を混合、分配、または排出する数枚のパネルを有する、流体と固体を接触させる装置用の流体分配回収システムに関する。
【００２３】
このシステムは、
装置のチャンバと外部を接続することを可能にする少なくとも１本のホースと、
各ホースに接続された少なくとも１つの第１のチャンバ（Ｎ₁）と、
チャンバとプレート（Ｐｎ）のパネルのうちの少なくとも１つとを接続する１本または２本以上の連結ホース（Ｃ（Ｎ₂₀）_j、Ｃ（Ｎ₂₁）_j）であって、各ホースの連結点ｒ_ｊがゾーン（Ｚ₂₀、Ｚ₂₁）内に位置しており、このゾーンの位置決めが、プレート（Ｐ_ｎ）の半径方向軸のうちの１つから計測される角度αによって決定され、各連結ホースが長さｌ _ｉ を有し、長さｌ_ｉ、角度α、ゾーンの長さＺ_ｒのそれぞれの値が、パネルと各ホース（１、２）との間の各流体の通過時間がすべての流体について同じになるように選択される、連結ホース（Ｃ（Ｎ₂₀）_j、Ｃ（Ｎ₂₁）_j）と、
を有することを特徴とする。
【００２４】
チャンバは、たとえば、流体を少なくとも２つの流れに分割する。
【００２５】
実施態様によれば、流体分配回収システムはたとえば、
各ホースに接続された、流体流を２方向に分割または回収する少なくとも１つの第１のチャンバ（Ｎ₁）と、
第１のチャンバ（Ｎ₁）から流入するかあるいは第１のチャンバ（Ｎ₁）に送られる流体流を２方向に分割または回収する少なくとも１つの第２のチャンバ（Ｎ₂₀、Ｎ₂₁）と、
少なくとも１つの第２のチャンバ（Ｎ₂₀、Ｎ₂₁）とプレート（Ｐｎ）のパネルのうちの少なくとも１つとの間に延びる１本または２本以上の連結ホース（Ｃ（Ｎ₂₀）_j、Ｃ（Ｎ₂₁）_j）であって、各ホースの連結点ｒ_ｊがゾーン（Ｚ₂₀、Ｚ₂₁）内に位置しており、このゾーンの位置決めが、プレート（Ｐ_ｎ）の半径方向軸のうちの１つから計測される角度αによって決定され、各連結ホースが長さｌ_ｉを有し、長さｌ_ｉ、角度α、ゾーンの長さＺ_ｒのそれぞれの値が、パネルと各ホースとの間の流体の通過時間がすべての流体について同じになるように選択される、連結ホース（Ｃ（Ｎ₂₀）_j、Ｃ（Ｎ₂₁）_j）と、
を有する。
【００２６】
角度αは、たとえば３０°ないし９０°、好ましくは５０°ないし６０°であり、ゾーンの長さＺｒに対応する角セクタの角度２εは３°ないし３０°、好ましくは７°ないし１５°である。
【００２７】
本発明は、外壁を有するチャンバと、主流体を導入する少なくとも１本の配管、および主流体を抽出する少なくとも１本の配管と、二次流体を導入または抽出する数本のホースと、間隔を置いて配置された、いくつかのレベルのプレート（Ｐ_ｎ）とを有し、各プレート（Ｐ_ｎ）が、二次流体および主流体の１枚または２枚以上の分配混合抽出パネルと、二次流体および主流体の少なくとも１つの流体分配回収システムとを有する、流体および固体を接触させる装置において、
流体分配回収システムはチャンバの周囲に配置されており、
流体分配回収システムは少なくとも１枚の分配プレート（Ｐｎ）に連結されており、かつ分配回収システムは、
装置と外部を接続することを可能にする少なくとも１本のホースと、
流体流を２方向に分割または回収する少なくとも１つまたは２つ以上の第１のチャンバ（Ｎ₁）と、
第１のチャンバ（Ｎ₁）から流入するかあるいは第１のチャンバ（Ｎ₁）に送られる流体流を２方向に分割または回収する１つまたは２つ以上の第２のチャンバ（Ｎ₂₀、Ｎ₂₁）と、
第２のチャンバ（Ｎ₂₀、Ｎ₂₁）とプレート（Ｐｎ）のパネルのうちの少なくとも１枚との間に延びる連結ホース（Ｃ（Ｎ₂₀）_j、Ｃ（Ｎ₂₁）_j）であって、各連結ホースの連結点がゾーン（Ｚ₂₀、Ｚ₂₁）内に位置しており、このゾーンの位置決めが、プレート（Ｐ_ｎ）の半径方向軸のうちの１つから計測される角度αによって決定され、各連結ホースが長さｌ_ｉを有し、長さｌ_ｉ、角度α、ゾーンの長さＺ_ｒのそれぞれの値が、プレート（Ｐ_ｎ）のパネルと各流体を導入または抽出するホースとの間の流体の通過時間がすべての流体について同じになるように選択される、連結ホース（Ｃ（Ｎ₂₀）_j、Ｃ（Ｎ₂₁）_j）と、
を有し、
第１のチャンバ（Ｎ₁）は第２のチャンバ（Ｎ₂₀、Ｎ₂₁）に接続され、第２のチャンバ（Ｎ₂₀、Ｎ₂₁）はパネルに接続されている、
ことを特徴とする装置にも関する。
【００２８】
角度αはたとえば、３０⁰から９０⁰、好ましくは５０⁰から６０⁰であり、ゾーンの長さＺｒに対応する角セクタの角度２εは３⁰から３０⁰、好ましくは７⁰から１５⁰である。
【００２９】
変形態様によれば、この装置は、以下の特徴を有する少なくとも１つのパネルを有する少なくとも１枚のプレートを有している。
【００３０】
主流体を回収する少なくとも１つの回収手段、
各レールが、開口部を備えており、互いに積み重ねられている、二次流体の通過を可能にする少なくとも２つの噴射レールおよび／または排出レール、
開口部を備えており、少なくとも１つのレールの両側に開口部に対して配置されている少なくとも２つの混合チャンバと、
混合チャンバから得られた流体を分配する分配手段と、
回収手段と分配手段を分離する手段。
【００３１】
各プレート（Ｐ _n ）は、平行な切断線に従って数枚のパネルに分割することができる。
【００３２】
プレートは４つのセクタに分割することができる。
【００３３】
上部レールはたとえば、流体を回収する機能を有し、下部レールは流体を噴射する機能を有する。
【００３４】
上部レールは流体を噴射する機能を有することができ、下部レールは流体を回収する機能を有することができる。
【００３５】
他の変形態様によれば、上部および下部レールは流体噴射回収機能を有する。
【００３６】
噴射レールの各開口部はたとえば、通過した流体ジェットがパネルの機械的要素のうちの１つの固体壁の少なくとも一部に衝突するように配置されている。
【００３７】
各開口部は、交互に配置することも、あるいは不規則に配置することもできる。
【００３８】
噴射レールおよび／または排出レールの開口部は、たとえば、以下のパラメータで定義される。
【００３９】
・直径は２ｍｍから１５ｍｍ、好ましくは４ｍｍから７ｍｍである。
【００４０】
・孔間隔は２５ｍｍから４００ｍｍ、好ましくは５０ｍｍから２００ｍｍである。
【００４１】
・流体の流量は３ｍ／ｓから２０ｍ／ｓ、好ましくは５ｍ／ｓから１５ｍ／ｓである。孔間隔の値を流量の値と共に検討することによって、二次流体と主流体を適切に混合することが可能になる。
【００４２】
各混合チャンバの開口部は、たとえば、以下の特徴を有する。
【００４３】
・直径は１０ｍｍから２５ｍｍ、好ましくは５ｍｍから５０ｍｍである。
【００４４】
・孔間隔は間隔５０ｍｍから２００ｍｍから選択され、好ましくは間隔２５ｍｍから４００ｍｍから選択される。
【００４５】
混合物の流量は１．０ｍ³／ｓから２．０ｍ／ｓ、好ましくは０．５ｍ³／ｓから３．５ｍ／ｓである。
【００５１】
本発明による装置は、特に以下の利点を有する。
【００５２】
・二次流体および主流体の分配対称性が良好であるため、生成される混合物がプレート全体にわたって改善され、分離装置内の循環流の組成が均一になると共に該循環流が概ねプラグ流れになる。
【００５３】
・分配パネルの内部での流体の混合および抽出が最適化され、主流体が流れている間に再混合される。
【００５４】
・分配プレートを構成する様々なパネルへの各流体の噴射またはこれらのパネルからの流体の抽出の時間分散が低減する。
【００５５】
本発明の他の特徴および利点は、添付の図面を参照することにより、以下に例示的で非限定的な例として与えられた例の説明を読んだときに明らかになろう。
【００５６】
図１および２Ａ、２Ｂは、機能が各流体を混合、分配、または抽出することである数枚のパネルを有する流体分配プレートに結合された流体分配回収システムの例を示している。
【００５７】
この循環網の形状および流体特性としては、プレートの１組のパネルまたは噴射回収レールにおいてできるだけ対称的な二次流体の分布が得られるような形状および特性が選択される。
【００５８】
図１は、重ね合わせることができ、プレートＰｎと組合された２つの流体分配回収システムを示している。プレートＰｎに組合される流体分配回収システムの数は、特に、これらのシステムが連結されるパネルの幾何学的寸法の関数である。
【００５９】
プレートはＰｎで参照され、この場合、ｎは、プレートが図３で説明する分離カラムのようなほぼ筒状の分離カラム内に配置されるときのプレートの指数である。プレートは、たとえば円板状であり、（子午線形の）平行な切断線に従っていくつかのパネルに切断され、この場合、それぞれの異なるパネルの幅は等しくてよい。
【００６０】
流体分配回収システムは、たとえば、 ・いわゆる環状の第１のチャンバＮ₁ であるチャンバＮ₁は、たとえばホース１、２によってカラムの外部と連通している。これらのホースは流体の導入および／または抽出を可能にする。これらのホースは、たとえば、いくつかの異なる流体が様々な変形形態によってグループ分けされる場合に、特定の機能を有することができる。これらの変形形態のいくつかについて以下に説明する。
【００６１】
たとえば、環状矩形断面チャンバＮ₁は、吸着剤層の内周上に延びており、特に各流体の循環流を２方向に分割または回収する。
【００６２】
吸着剤の周囲で矩形断面を有する、いわゆる環状の第２のチャンバＮ₂。このチャンバは、特にその機能（噴射、抽出、または噴射／排出）によってそれぞれ、流体流を分割または回収するか、あるいは２方向に分割し、および／または回収する。幾何学的空間要件による、流体分配回収システムの機能に応じたこのチャンバの位置は、たとえばチャンバＮ₁の上（Ｎ₂₁で参照されている）または下（Ｎ₂₀で参照されている）に配置することができる。
【００６３】
第２のチャンバＮ₂₀、Ｎ₂₁と第１のチャンバＮ₁との接合点Ｊはたとえば、チャンバの長さの周囲の２分の１を用いて形成される。
【００６４】
環状の第２のチャンバは、プレートの各パネルに連結される１本または２本以上のホースＣ（Ｎ₂₀）_jまたはＣ（Ｎ₂₁）_jを、たとえばその各端部に有しており、指数ｊは、各ホースにリンクされたパネルの指数に対応する。ホースＣ（Ｎ₂₀）_jまたはＣ（Ｎ₂₁）_jは、関連する環状チャンバ（Ｎ₂₁またはＮ₂₂）のゾーンＺ₂₀、Ｚ₂₁に連結されている。
【００６５】
いわゆる環状の第１のチャンバ、すなわちＮ₁の長さは、対応するプレートの周囲の２分の１に等しい。
【００６６】
いわゆる環状の第２のチャンバ、すなわちＮ₂の長さは、２０⁰から１６０⁰、好ましくは１００⁰ないし１２０⁰の角セクタに存在する。
【００６７】
ゾーンＺ₂₀、Ｚ₂₁は、プレートの半径、たとえば、連結点Ｊを通過する半径から、ゾーンの中点に対して計測される角度αによって識別することができる。ゾーンの長さＺｒは、たとえば、角度α_minおよびα_maxを境界とする、角度α−εとα＋εによって形成される角セクタによって決定される。
【００６８】
角度αの値はたとえば、（１０°、８０°）の範囲であり、好ましくは（４０°、７０°）の範囲である。
【００６９】
角セクタ値は、ゾーンＺ₂₀およびＺ₂₁の長さＺ _r に対応する間隔（３°、３０°）、好ましくは間隔（７°、１５°）から選択される。
【００７０】
流体の分配または抽出の分散時間を最短にするためにホースの配置をできるだけ星形にするための努力がなされている。各ホースの各連結点は、たとえば、ゾーンのほとんど同じ点でできるだけ小さな角セクタ内にまとめられる。
【００７１】
各連結ホースをこのように配置し、かつ角セクタをこのように選択することによって、特に、純粋な遅延時間および分散時間が短縮される。したがって、この遅延時間を１０ｓに短縮することができる。
【００７２】
分配および／または抽出用の各ホースＣ（Ｎ₂₀） _j 、Ｃ（Ｎ₂₁） _j は、直径ｄ_j、長さｌ _j 、およびたとえば対応するゾーンＺ₂₀、Ｚ₂₁内に位置する第２のチャンバとの連結点ｒ _j を有している。
【００７３】
それぞれの異なるパラメータα、ε、ｌ _i は、各流体が、プレートを形成するすべてのパネルにほぼ同時に到着するか、あるいは流体の抽出時には、ほぼ同時にホース１、２に到着するように選択される。
【００７４】
ホースの直径ｄ _j は、様々なホース内の循環流量がほぼ同じになるように循環する流体の流量に基づいて決定される。
【００７５】
連結ホースは、１枚または２枚以上のパネルに接続することができる。この場合、ホースは、パネルの分配または回収用のレールまで分岐させることによって延ばされる。
【００７６】
図２Ａおよび２Ｂは、（子午線形の）平行な切断線に従って４つのセクタに分割された、いくつかのパネルを有するプレートを示している。この場合のパネルの数は偶数であることが好ましい。
【００７７】
図２Ａは、下部レール４４（図４）内の流体の噴射を可能にする流体分配回収システムが使用された例を示し、それに対して図２Ｂは、上部レール４３（図４）からの排出を可能にする流体分配回収システムを示している。この場合、パネルは、図４で与えられた特徴のうちの１つを有しており、流体は、機能ごとにグループ分けされている。この例については、後述のパラグラフ「流体を機能ごとにグループ分けする場合」で説明する。
【００７８】
この特定の実施形態によれば、連結ホースＣ（Ｎ₂₁） _j またはＣ（Ｎ₂₀） _j は、環状チャンバＮ₂₁、Ｎ₂₀をパネルに接続することを可能にする。
【００７９】
上で与えられた例は、流体分配回収システムチャンバ用の環状形態に関する例である。本発明の範囲を超えないかぎり、システムが配置される分離カラムの形状に適合された他の形状を有するチャンバＮ₁、Ｎ₂₀、およびＮ₂₁を構成することが可能である。
【００８０】
本発明による流体分配回収システム、およびこのシステムによって与えられる利点をより良く理解するために、図３は、例示的で非限定的な例としての流体分配回収システムを備える分離カラムの図を示している。
【００８１】
このカラムはたとえば、模擬移動層におけるクロマトグラフィによる分離用のカラムである。「二次流体」と呼ばれる各流体は、原料、分離によって得られる抽出物またはラフィネート、あるいは分離プロセス中に吸着された成分を吸着剤層から抽出するために使用される原材料でよい。
【００８２】
カラムは、たとえば、ほぼ筒状であり、吸着による分離を行うことを可能にするすべての要素を備えたエンクロージャー３０を有している。互いに連結された、いくつかのカラムを使用することも可能である。
【００８３】
チャンバには、処理される原料に対して選択される選択性を有する吸着剤材料が充填されている。吸着剤材料は、いくつかの吸着剤層Ａ₁からＡ_nのカラム内部に分配される。連続する２つの層は、たとえば流体分配装置プレートＰｎによって分離されている。各分配装置プレートは、数枚のパネルを有しており、図１および２で説明したように流体分配回収システムに連結されている。
【００８４】
主流体は、カラムの下端から配管３１を介して排出され、ポンプ３２およびこのカラムの上端にある配管３３を介して再循環され、該上端で、配管３４を介して上部吸着剤層Ａ₁に導入される。
【００８５】
この実施形態では、カラムは、バイパス配管Ｌｉ、ｊも各プレートの間に有している。このようなプロセスは、特にこのようなプロセスによって得られる生成物の純度を高めることを可能にする。
【００８６】
キシレン原料からパラキシレンを分離するために、それぞれ１２個の層から成る２つのカラムが使用され、その場合、２４個の層は少なくとも４つのゾーンに分割され、各ゾーンは、（たとえば、脱着剤や原料の）カラムの外部からの流体の噴射および別の流体（たとえば、抽出物やラフィネート）の排出によって区画される。たとえば、ゾーン１に５つの層が確保され、ゾーンＩＩに９つの層が確保され、ゾーンＩＩＩに７つの層が確保され、最後にゾーンＩＶに３つの層が確保される。
【００８７】
プレートＰｎのパネルは、たとえば二次流体移送配管（原料噴射配管３６、脱着剤噴射配管、抽出物の排出配管３８およびラフィネート３９の排出配管、ならびに任意選択で第５の逆流流体の噴射配管）を介してカラムの外部にリンクされている。図を簡単にするため、逆流配管は図示されていない。
【００８８】
これらの配管はそれぞれ、記号Ｖｆｉ、Ｖｅｉ、Ｖｓｉ、およびＶｒｉで示されている順次弁を備えている。ここで、指数ｉはプレートＰ _i に対応し、ｆは原料を指し、ｅは抽出物を指し、ｓは脱着剤を指し、ｒはラフィネートを指す。１組のこれらの弁は、二次流体の各噴射点を周期的に前進させるか、あるいは二次流体を層から主流体の循環方向に、すなわち頂部から底部に排出して模擬移動層内の動作を得るのに適した順次交換手段に連結されている。
【００８９】
バイパスを行い、プレートのすべての点でほとんど同じ組成の流体を得ることを可能にする循環路は、２本の導入ホースまたは排出ホース、および２枚のプレートを連結するバイパス配管Ｌｉ、ｊを有している。従来技術によれば、バイパス配管は、後述の装置、すなわち逆止め弁４０、流量計４１、流量計に従属してもしなくてもよい制御弁ＶＯｉ、ｊのうちの少なくとも１つのみを有するか、あるいはそれらの組合せを有している。任意選択でバイパス配管上に配置されるポンプは任意選択で、適切な圧力降下が起こらないようにする。
【００９０】
バイパスまたはバイパス配管を備える弁はＶＯｉ、ｊで参照されており、この場合、Ｏはバイパス機能に対応し、指数ｉ、ｊは、間でバイパスが行われるプレートに対応する。
【００９１】
より一般的には、模擬移動層は、各ゾーンが少なくとも１つのカラムまたはカラム部分で構成された、少なくとも４つ、有利には４つまたは５つのクロマトグラフィックゾーンを有している。１組のこれらのカラムまたはカラム部分は閉ループを形成し、この場合、２つのカラム部分の間の再循環ポンプの流量が調節される。
【００９２】
これらの異なる配管は、上述の流体分配回収システムに連結することができる。
【００９３】
本発明の範囲を超えることなく、一般に吸着による分離カラム用に使用される二次流体を分配または抽出するためのあらゆる循環網を使用することができる。
【００９４】
チャンバは、特に直径の大きなカラムの場合に、主としてチャンバの垂直軸に沿って整列された中央ビーム３５を有することもできる。
【００９５】
いくつかの応用例では、たとえば蒸気相流体の場合に、チャンバをほぼ水平に配置することができる。
【００９６】
分配プレートＰｎは、（子午線形の）平行な切断線に従って数枚のパネルに切断することができる。各パネルは、後述のような特徴を有する。
【００９７】
図２Ａおよび２Ｂの図に示されているプレートＰ _n は、たとえば（子午線形の）平行な切断線に従って４つのセクタに分割されており、数枚のパネル、好ましくは１セクタ当たり偶数枚のパネルを有している。
【００９８】
ほぼ等しい幅を有する互いに平行なパネル切断線により、各パネルの排水がほぼ一定になる表面密度が得られる。
【００９９】
図４は、プレートを形成するパネルの実施形態を詳しく示している。
【０１００】
要素パネルはたとえば、断面が矩形の２つの箱またはレールを重ね合わせることによって形成された分配回収循環路によってほぼ等しい２つの表面に分割される。
【０１０１】
パネルは、分離カラム内部の主流体の循環方向を考慮することによって上部格子４０および下部格子４１を有している。上部格子４０は主流体を回収することを可能にし、それに対して下部格子４１は、混合チャンバから得られた混合物をパネル全体にわたって再分配することを可能にする。
【０１０２】
たとえばスロット型のこの２つの格子の間に、
・機能が特に後述の回収チャネルおよび分配チャネルを分離することである２つのデフレクタ４２ａ、４２ｂまたはバッフル、
・たとえば、互いに重ね合せられており、上部レール４３がデフレクタの上に位置することができ、それに対して下部循環路４４が２つのデフレクタ４２ａ、４２ｂの間に位置することができ、かつデフレクタよりも下の下部循環路の高さに応じて延びる、二次流体の通過を可能にする２つのレール４３、４４など様々な要素が配置されている。
【０１０３】
これらの循環路またはレール４３および４４は、二次流体を通過できるようにするために、その少なくとも１枚の壁の上に、それぞれ４３ｉおよび４４ｉで参照される１つまたは２つ以上のオリフィスを備えている。図４で、オリフィス４３ｉはレール４３の下壁上に配置され、オリフィス４４ｉはレール４４の横壁上に配置されている。オリフィス４４は、流体流がたとえばデフレクタ４２ａ、４２ｂの端部に衝突するように配置されている。
【０１０４】
各レールには、それぞれ上部レールの場合には下面または横面に、下部レールの場合には横面に、対称的に穴が設けられている。オリフィスの分布およびサイズに関する仕様を以下に説明する。
【０１０５】
・デフレクタ４２ａおよび４２ｂの延長部にそれぞれ、穴あきプレート４５ａ、４５ｂ（開口部またはスロット４５ａｉ、４５ｂｉ）が配置されている。これらのプレートは、たとえばレール４４の壁まで延びている。混合物を再分配空間４９に排出するための開口部４５ａｉおよび４５ｂｉはたとえば、横方向の混合を推進するように較正されている。
【０１０６】
・主流体を回収する空間４６が、上部格子４０（機械的構成のために、図示されている変形形態は、各部分が壁４７ａ、４７ｂを介して互いに連結されている３部格子を示している）、レール４３の頂部、レール４３の横壁、デフレクタ４２ａおよび４２ｂによって区画されている。この空間は、主流体を混合チャネルに排水することを可能にする。
【０１０７】
・２つの混合チャンバ４８ａ、４８ｂは下部レール（４４）の両側に配置されている。
【０１０８】
各チャンバはたとえば、機能が１つまたは２つ以上の流体を混合チャンバ内に噴射することであるレール６または７あるいはその両方のオリフィス６ｉ、７ｉに対して配置されることが好ましい。各チャンバは、流体の噴射がたとえば混合チャンバ全体においてできるだけ均一、一様、または対称的になるように配置される。
【０１０９】
混合チャンバ４８ａは、たとえばレール４３の壁の一部、レール４４の横壁、デフレクタ４２ａ、および穴あきプレート４５ａによって区画されている。混合チャンバ４８ｂは、レール４４の横壁、レール４３の下壁の一部、デフレクタ４２ｂ、および穴あきプレート４５ｂによって同様に区画されている。
【０１１０】
格子４０によって回収された主流体は、上部レールと一方のデフレクタの上壁との間に形成されたスロットを介して回収空間から薄い空間の形の混合チャンバ４８ａ、４８ｂへそれぞれ移動する。
【０１１１】
・混合物を分配するか、あるいは排出された流体を回収する空間４９は、下部格子４１と、下部レール４４の下壁が格子４１および混合チャンバ４８ａ、４８ｂならびに２つのデフレクタ４２ａ、４２ｂと同じ高さに配置されないときにはこの下壁とによって区画されている。
【０１１２】
オリフィス、混合チャンバ、ならびに分配および／または回収レールの配置のために、再分配空間で得られる混合物は、従来技術の装置と比べて均一性が改善された組成を有する。
【０１１３】
二次流体を通過させるレールまたは循環路ならびに２つの混合チャンバは、たとえば細長い矩形を有している。
【０１１４】
変形形態によれば、主流体をいくつかのジェットの形で混合チャンバ内に噴射する一連の較正されたオリフィスまたはスロットを形成できるようにする手段を、壁４７ａ、４７ｂの下端と対応するデフレクタ４２ａ、４２ｂとの間に配置することが可能である。
【０１１５】
レール４３、４４および混合チャンバでの様々なオリフィス４３ｉ、４４ｉの分布としては、噴射機能において、噴射された流体がパネルの各要素のうちの１つの固体壁の少なくとも一部に衝突するような分布が選択される。
【０１１６】
たとえば、レール４３が排出機能を有し、レール４４が噴射機能を有するとき、分配レールに対するオリフィス４３ｉ、４４ｉの形状および寸法データと、様々な壁上のオリフィスの分布は、たとえば以下の値から選択される。
【０１１７】
・直径は２ｍｍから１５ｍｍ、好ましくは４ｍｍから７ｍｍの範囲である。
【０１１８】
・孔間隔は２５ｍｍから４００ｍｍ、好ましくは５０ｍｍから２００ｍｍである。
【０１１９】
・流体の流量は３ｍ／ｓから２０ｍ／ｓ、好ましくは５ｍ／ｓから１５ｍ／ｓである。この値によって、すべてのオリフィスにできるだけ均一に原料を供給することが可能になる。孔間隔の値を流量の値と共に検討することによって、二次流体と主流体を適切に混合することが可能になる。
【０１２０】
流量および孔間隔の値を選択するために与えられた基準は、オリフィスの形状とは無関係に有効である。
【０１２１】
追加の特徴として、オリフィス４４ｉは、噴射された流体がパネルの機械的要素のうちの１つの固体壁の一部に衝突することを可能にする軸を有する。
【０１２２】
排出網の構成および寸法基準は、噴射網の構成および寸法基準とほぼ同じである。排出レールのせん孔面には違いが存在する。排出穴の直径としては、噴射レールにおける間隔の２倍の間隔と代替配置、たとえば不規則な配置とが得られるような直径が選択される。
【０１２３】
混合物を通過させる混合チャンバの出口開口部４５ａｉ、４５ｂｉまたはオリフィスは以下の特徴を有する。
【０１２４】
・直径は５ｍｍから５０ｍｍ、好ましくは１０ｍｍから２５ｍｍである。
【０１２５】
・孔間隔は間隔２５ｍｍから４００ｍｍから選択され、好ましくは間隔５０ｍｍから２００ｍｍである。
【０１２６】
・混合物の流量は０．５ｍ ³ ／ｓから３．５ｍ ³ ／ｓ、好ましくは１．ｍ ³ ／ｓから２．０ｍ ³ ／ｓである。
【０１２７】
各レールの配置のために、連結ホースＣ（Ｎ₂₀）ｊは単一のホース５０によって噴射レール４４に連結されており、連結ホースＣ（Ｎ₂₁）ｊは、抽出レール４３のところで、たとえばホース５１で接合された２本のホース５１₁、５１₂に分割されている。
【０１２８】
ホース５１₁、５１₂はホース５０の両側に位置している。これらのホースは、レール４３、４４に対してできるだけ対称的な噴射機能または抽出機能を有するように配置されている。
【０１２９】
流体のグループ分けに基づいて、レール４３および４４はそれぞれの異なる機能、すなわち、分配機能、抽出機能、または他の２つの機能を実行することができる。
【０１３０】
変形形態によれば、パネルをいくつかの噴射回収システムに分割し、したがって、重ね合せられたいくつかのレールシステムを構成することもできる。この場合、ホース５０、５１は、図５Ａおよび５Ｂで説明したのとほぼ同様に上部および下部レールに対して配置されるように分割される。
・流体を機能ごとにグループ分けする場合噴射（図１および２Ａ）
・１から４までのｊを有する４本のホースＣ（Ｎ₂₀） _j は、４分の１プレートセクタから成る４つのパネルに流体を噴射することを可能にする。
【０１３１】
・原料および／または脱着剤がホース１を介して環状チャンバＮ₁に導入される。噴射流は、経路１１および１２を通りプレートの半周のほぼ２分の１に対応する２つの流れに分割される。次に、各流れは、環状チャンバＮ₂₀に入り、２つの流れＦ’１およびＦ”１に分割される。次に、各流れは、環状ゾーンＺ２０内にまとめられた連結ホースＣ（Ｎ₂₀）ｊと、各ＤＭＥの下部レール４４でこれらの連結ホースに連結されたホース５０とから分配される。
【０１３２】
オリフィス４４ _i から得られた流れは、デフレクタ４２ａ、４２ｂの端部に衝突し、主流体空間と混合される。
抽出（図１および２Ｂ）
・４本のホースＣ（Ｎ₂₁） _j は４枚のパネルから流体を抽出することを可能にする。
【０１３３】
・抽出物およびラフィネートがパネルのレール、たとえば上部レール４３、および２本のディッピングホース５１₁、５１₂からホース５１に排出される。抽出物およびラフィネートは次に、チャンバＮ₂₁のゾーンＺ₂₁に連結された連結ホースＣ（Ｎ₂₁）ｊを通過する。環状チャンバＮ₂₁の２つの端部に位置するゾーンに回収された流体の２つの流れは、プレートの４つのセクタから得られたすべての流れを回復するホース２に連結された環状チャンバＮ₁に入る前にグループ分けされる。
・流体を性質ごとにグループ分けする場合
・固有流体と考えられている流体は脱着剤および抽出物であり、いわゆる「汚れた」流体はラフィネートおよび原料である。
【０１３４】
この場合、レール４３および４４は２つの分配および抽出機能を実現する。
・流量ごとにグループ分けする場合
・たとえば、低流量を有する流体は原料および抽出物であり、高流量を有する流体は脱着剤およびラフィネートである。
【０１３５】
この場合、レール４３および４４は、分配機能および抽出機能の２つの機能を実行する。
【０１３６】
グループ分けの最後の２つの例では、開口部４３ｉおよび４４ｉを介して噴射された流体がそれぞれ、壁４５およびデフレクタ４２Ａ、４２Ｂの固体壁の一部に衝突する。これらの流体は、パネルに連結された分配回収システムを通過し、それに対して、抽出すべき流体は、連結ホースを介して上述の環状チャンバに送られる前にレール４３または４４に回収される。
【０１３７】
流体のオリフィスまたは通路は、単一のスロット、複数のスロット、その他の穴など任意の種類の形状を有することができる。
【０１３８】
噴射経路および抽出経路は、機能ごとのグループ分けの図で説明した経路と同一である。
【０１３９】
主流体を収集するための空間は、流体の死体積および乱流を最小限に抑えるのに適した形状を有することが好ましい。この空間は、たとえば３ｍｍから２５ｍｍ、好ましくは７ｍｍから１５ｍｍの高さと、ほぼ矩形または円錐の形状を有する。この空間は、本出願人の上述の米国特許第５７５５５９６０号に記載された特徴を有することができる。
【０１４０】
格子の前方で混合物を再分配するための空間は、たとえば、主流体の物理的特徴を考慮することによって決定される。
【０１４１】
混合チャンバの容積は、死体積を最小限に抑えるように決めることが好ましい。混合チャンバの寸法は、米国特許第５７９２３４６号および第５７５５９６０号の一方で与えられた寸法から選択することができる。
【０１４２】
混合チャンバの内部に乱流推進手段を付加することができる。このような手段は、混合の効果を高めるように作られた障害物、バッフル、または任意のその他の手段の形で設けることができる。このチャンバの容積としては、逆混合現象の影響を最小限に抑えられるほど小さな容積が選択される。
【０１４３】
上記でほぼ筒状の分離カラムに関して一例として与えられたパネルおよび分配回収システムについて与えられたパラメータは、本発明の範囲を超えることなしに、あらゆる形状を有する分離カラムに適用することができ、その場合、流体分配回収システムは、カラムの形状に適した形状を有する。
【０１４４】
同様に、プレートは、平行な切断線以外の切断線に従ったいくつかのパネル、たとえば、円グラフ形のセクタに分割することができる。
【０１４５】
上述のパネルおよび流体分配回収システムは、本発明の範囲を超えることなしに、中央保持ビームを有しても有さなくてもよく、直径が一定ではなく、たとえば３ｍから１０ｍである分離装置で容易に使用することができる。
【０１４６】
このパネルおよび流体分配回収システムは、５ｍ以下の直径を有し、中央支持ビームを有さない分離カラムに使用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】分配プレートと関連する、本発明による流体分配回収システムの斜視図である。
【図２Ａ】プレートおよび関連する流体分配回収システムの断面図である。
【図２Ｂ】プレートおよび関連する流体分配回収システムの断面図である。
【図３】図１の流体分配回収システムを備える分配カラムの切取図である。
【図４】分配パネルの特殊な例の断面図である。
【図５Ａ】パネルに原料を供給するホースの配置の例を示す平面図および断面図である。
【図５Ｂ】パネルに原料を供給するホースの配置の例を示す平面図および断面図である。
【図６Ａ】流体分配回収システムの異なる変形形態を示す図である。
【図６Ｂ】流体分配回収システムの異なる変形形態を示す図である。
【図６Ｃ】流体分配回収システムの異なる変形形態を示す図である。

Claims (15)

1. 流体と固体を接触させる装置用の流体分配回収システムであって、前記装置が、チャンバ（３０）と、主流体を導入する少なくとも１本の配管（３３）および前記主流体を排出する少なくとも１本の配管（３１）と、数枚の分配装置プレート（Ｐ_ｎ）とを有し、前記各プレートが、流体を混合、分配、または排出する数枚のパネルを有する流体分配回収システムにおいて、
   前記装置のチャンバと外部を接続することを可能にする少なくとも１本のホース（１、２）と、
   前記ホース（１、２）に接続された少なくとも１つの第１のチャンバ（Ｎ₁）と、
   前記第１のチャンバと前記プレート（Ｐ_ｎ）の前記パネルのうちの少なくとも１つとを接続する１本または２本以上の連結ホース（Ｃ(Ｎ₂₀）_j、Ｃ(Ｎ₂₁）_j）であって、前記ホースの連結点ｒ_ｊがゾーン（Ｚ₂₀、Ｚ₂₁）内に位置しており、前記ゾーンの位置決めが、前記プレート（Ｐｎ）の半径方向軸のうちの１つから計測される角度αによって決定され、前記連結ホースが長さｌ_ｉを有し、長さｌ_ｉ、角度α、前記ゾーンの長さＺ_ｒのそれぞれの値が、パネルと前記ホース（１、２）との間の前記流体の通過時間がすべての流体について同じになるように選択される、連結ホース（Ｃ(Ｎ₂₀）_j、Ｃ(Ｎ₂₁）_j）と、
   を有することを特徴とする流体分配回収システム。
2. 前記第１のチャンバ内を循環する流体は、少なくとも２つの流れに分割され、各流れは、前記連結ホースＣ（Ｎ₂₀）_jまたはＣ（Ｎ₂₁）_jの1つ内を循環する、請求項１に記載の流体分配回収システム。
3. 前記ホース（１、２）に接続された、流体流を２方向に分割または回収する少なくとも１つの第１のチャンバ（Ｎ₁）と、
   前記第１のチャンバ（Ｎ₁）から流入するかあるいは前記第１のチャンバ（Ｎ₁）に送られる前記流体流を２方向に分割または回収する少なくとも１つの第２のチャンバ（Ｎ₂₀、Ｎ₂₁）と、
   少なくとも１つの第２のチャンバ（Ｎ₂₀、Ｎ₂₁）と前記プレート（Ｐｎ）の前記パネルのうちの少なくとも１つとの間に延びる１本または２本以上の連結ホース（Ｃ（Ｎ₂₀）_j、Ｃ（Ｎ₂₁）_j）であって、前記ホースの連結点ｒ_ｊが前記ゾーン（Ｚ₂₀、Ｚ₂₁）内に位置しており、前記ゾーンの位置決めが、前記プレート（Ｐ_ｎ）の半径方向軸のうちの１つから計測される角度αによって決定され、前記連結ホースが長さｌ_ｉを有し、長さｌ_ｉ、角度α、前記ゾーンの長さＺ_ｒのそれぞれの値が、前記パネルと前記ホース（１、２）との間の流体の通過時間がすべての流体について同じになるように選択される、連結ホース（Ｃ（Ｎ₂₀）_j、Ｃ（Ｎ₂₁）_j）と、
   を有する、請求項１に記載の流体分配回収システム。
4. 前記角度αは、３０°から９０°であり、前記ゾーンの長さＺ_ｒに対応する角セクタの角度は３°から３０°である、請求項１から３のいずれか一項に記載の流体分配回収システム。
5. 外壁を有するチャンバ（３０）と、主流体を導入する少なくとも１本の配管（３３）および前記主流体を抽出する少なくとも１本の配管（３１）と、間隔をおいて配置された、いくつかのプレート（Ｐ_ｎ）とを有し、各プレート（Ｐ_ｎ）が、二次流体および前記主流体の１枚または２枚以上の分配混合抽出パネルと、前記二次流体および前記主流体の少なくとも１つの分配回収システムとを有する、流体と固体を接触させる装置において、
   前記分配回収システムは前記チャンバの周囲に配置されており、
   前記分配回収システムは少なくとも１枚の分配プレート（Ｐ_ｎ）に連結されており、かつ前記システムは、
   前記装置のチャンバと外部を接続することを可能にする少なくとも１本のホース（１、２）と、
   前記流体の流れを２方向に分割または回収する、前記ホース（１、２）に接続された少なくとも１つまたは２つ以上の第１のチャンバ（Ｎ₁）と、
   前記第１のチャンバ（Ｎ₁）から流入するかあるいは前記第１のチャンバ（Ｎ₁）に送られる流体流を２方向に分割または回収する１つまたは２つ以上の第２のチャンバ（Ｎ₂₀、Ｎ₂₁）と、
   前記第２のチャンバ（Ｎ₂₀、Ｎ₂₁）と前記プレート（Ｐｎ）の前記パネルのうちの少なくとも１枚との間に延びる連結ホース（Ｃ（Ｎ₂₀）_j、Ｃ（Ｎ₂₁）_j）であって、該連結ホースの連結点がゾーン（Ｚ₂₀、Ｚ₂₁）内に位置しており、前記ゾーンの位置決めが、前記プレート（Ｐ_ｎ）の半径方向軸のうちの１つから計測される角度αによって決定され、前記連結ホースが長さｌ_ｉを有し、長さｌ_ｉ、角度α、前記ゾーンの長さＺ_ｒのそれぞれの値が、前記プレート（Ｐｎ）のパネルと流体を導入または抽出するホース（１、２）との間の流体の通過時間がすべての流体について同じになるように選択される、連結ホース（Ｃ（Ｎ₂₀）_j、Ｃ（Ｎ₂₁）_j）と、
   を有し、
   前記第１のチャンバ（Ｎ₁）は前記第２のチャンバ（Ｎ₂₀、Ｎ₂₁）に接続され、前記第２のチャンバ（Ｎ₂₀、Ｎ₂₁）は前記パネルに接続されている、
   流体と固体を接触させる装置。
6. 前記角度αは３０°から９０°であり、前記ゾーンの長さＺ_ｒに対応する角セクタの角度は３°から３０°である、請求項５に記載の、流体と固体を接触させる装置。
7. 前記装置は、以下の特徴、すなわち、
   主流体を回収する少なくとも１つの回収手段（４０）と、
   各レールが、開口部（４３_ｉ、４４_ｉ）を備えており、互いに積み重ねられている、二次流体の通過を可能にする少なくとも２つの上部および下部レール（４３、４４）と、
   開口部（４５ａｉ、４５ｂｉ）を備えており、前記レール（４３、４４）のうちの少なくとも１つの両側に開口部（４３_ｉ、４４_ｉ）に対して配置され、前記流体の均一な分配または回収を行なう少なくとも２つの混合チャンバ（４８ａ、４８ｂ）と、
   前記混合チャンバから得られた前記流体を分配する分配手段（４１、４９）と、
   前記回収手段と前記分配手段（４２ａ、４２ｂ）を分離する手段と、
   を有する少なくとも１つのパネルを有する少なくとも１枚のプレートを有している、
   請求項５または６に記載の、流体および固体を接触させる装置。
8. 各プレート（Ｐ_ｎ）は、互いに平行な切断線に沿って数枚のパネルに分割されている、請求項６から７のいずれか一項に記載の、流体と固体を接触させる装置。
9. 前記プレートは４つのパネルに分割されている、請求項８に記載の装置。
10. 前記上部レール（４３）は流体を回収する機能を有し、前記下部レール（４４）は流体を噴射する機能を有する、請求項７から９のいずれか一項に記載の、流体と固体を接触させる装置。
11. 前記上部レール（４３）は流体を噴射する機能を有し、前記下部レール（４４）は流体を回収する機能を有する、請求項７から９のいずれか一項に記載の、流体と固体を接触させる装置。
12. 前記上部レール（４３）および下部レール（４４）は流体噴射回収機能を有する、請求項７から９のいずれか一項に記載の、流体と固体を接触させる装置。
13. 噴射機能を有するレール（４３、４４）の前記開口部は、通過した流体ジェットが前記パネルの機械的要素（４２ａ、４２ｂ、４５ａ、４５ｂ）のうちの１つの固体壁の少なくとも一部に衝突するように配置されている、請求項７から９のいずれか一項に記載の、流体と固体を接触させる装置。
14. 前記レールおよび開口部（４３_ｉ、４４_ｉ）のパラメータは、
    ・ 直径２ｍｍから１５ｍｍ、
    ・ 孔間隔２５ｍｍから４００ｍｍ、
    ・ 流体の流量３ｍ^３／ｓから２０ｍ^３／ｓ
    によって定められ、
    ・前記孔間隔の値を前記流量の値と共に検討することによって、前記二次流体と前記主流体を適切に混合することが可能になる、
    請求項７から１３のいずれか一項に記載の、流体と固体を接触させる装置。
15. 前記混合チャンバ（４８ａ、４８ｂ）の開口部（４５ａｉ、４５ｂｉ）は、以下のパラメータ、すなわち、
    ・ １０ｍｍから２５ｍｍの直径、
    ・ 間隔５０ｍｍから２００ｍｍから選択される孔間隔、
    ・ １．０ｍ^３／ｓから２．０ｍ^３／ｓの、混合物の流量
    から選択される、請求項７から１３のいずれか一項に記載の、流体と固体を接触させる装置。

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