JPH06343801A - 並行流阻止下降管分別トレイ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ルイス・ケースフローの利点を達成し、そし
てトレイ・デッキを通じてのより長い平均液体流路を設
けて、高いトレイ効率を達成する並行流阻止下降管分別
トレイを提供する。 【構成】 ふたつの対向する側壁と側壁より短いふたつ
の端壁よりなり、開口取入口と液体密封可能取出口手段
とを有する下降管と、複数の複数下降管型蒸気−液体接
触トレイと、各下降管のふたつの下降管バッフルが液体
を異ったトレイ・デッキに輸送できるように傾斜してい
る手段とで構成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は揮発性化学的化合物の
分離を行うために分別蒸留塔内で分流トレイとして用い
られる蒸気−液体接触装置の並行流阻止下降管分別トレ
イに関するものである。

【０００２】

【従来技術】分別蒸留トレイは炭化水素処理、化学およ
び石油化学工業で広く使われている。したがって、改良
された分別蒸留トレイを提供するために、たくさんの研
究、開発、および創造的思考が払われている。それ故、
分別トレイの開発は接触領域の構造、下降管設計、およ
び全体的な構造は多くのバリエーションをもたらした。
米国特許No.3,410,540は、この発明によるトレイに用い
られているのと類似した設計を用いた、先行技術に基づ
く複数下降管型のトレイを示している。米国特許No.4,5
82,569は、上昇蒸気流が塔の中心を通じて延びている中
心バッフルによって、ふたつの別個の平行流に分けられ
る分別塔を開示している。ケミカルウィーク誌の1983年
10月30日号、30ページに掲載されている記事は、中央バ
ッフルが塔のふたつの蒸気通過ゾーンに分け、液体がふ
たつのゾーンの間で並んで下方に流れる別の分別トレイ
を示している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来の複数下降管型ト
レイは短い液体流路を有して、より長い液体流路を有し
ておらず、複数下降管型トレイの効率が悪いという問題
がある。

【０００４】そこでこの発明の目的は（１）ルイス・ケ
ース・フローの利点を達成し、そして／または（２）ト
レイ・デッキを通じてのより長い平均液体流路を設ける
ことにより、高いトレイ効率を提供することを目的とし
たものである。分別トレイ上での並列フローの利点は19
36年に W. K. Lewis が行ったよく知られた古典的な研
究で明らかにされた。この研究で調査された３つの蒸気
−液体接触シナリオにおいて、ケース２は、液体が連続
する各フローを通じて同じ方向に流れるので塔上昇非混
合蒸気流と定義され、一方、ケース３は液体が連続する
各トレイ内を交互に逆方向に流れるので塔上昇非混合蒸
気流並列フローとしてはケース２が好ましい。ケース３
は通常の流路である。ルイスのケース２は任意のトレイ
上での物質移送のための駆動力が、そのトレイのどこで
その物質移動が行われるかには関係なく、ほぼ同じにな
るようにする。この故、ルイスのケース２に従って作動
されるトレイを用いると、効率がかなり上昇する。した
がって、この発明の目的はルイス・ケース２並列フロー
・パターンを提供する複数下降管型トレイを提供するこ
とにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この発明は分流蒸留で用
いられる改良型蒸気−液体接触装置であって、より広い
範囲で用いられるクロスフロー・トレイとは異なって、
複数下降管型のトレイで用いられる型の下降管と、高性
能高効率接触装置を提供するにある。独特の方式の蒸気
および液体フロー方向指示バッフルとを一緒に用いてい
る。この発明の好ましい実施例は、トレイを通じて平行
な液体流を提供すること、および、上昇蒸気フローを複
数の別個の流れに分けることによっても特徴づけられ
る。この発明の種々の実施例は複数の下降管を平行に揃
えた形態を有していることと、それら下降管の取入口を
覆っている傾斜した下降管バッフルを有している。傾斜
下降管バッフルの並べ方を変えて、別の液体流路、した
がってこの発明の別の実施例を提供することもできる。
好ましい実施例において、中央の液体／蒸気バッフルは
トレイ表面を通じて液体および泡フローの方向を決め、
別の方向に移動することが意図されている液体と泡の混
合を阻止するために、トレイ表面から上方に延びてい
る。これらのトレイはひとつ以上の下降管を用いること
ができる。ひとつの下降管を有するトレイを用いている
この発明のひとつの実施例は、揮発性化学的化合物を分
離するのに有益で、周囲を囲まれた上部の第一の端部と
周囲を包囲された下部の第二の端部、および円筒形内部
体積を有する円筒形外部容器と；その外部容器の中心軸
に沿って垂直方向に離れて配置されており、それぞれの
トレイが全体として環状の外周を有し、（１）少なくと
もひとつの、中心に配置された、狭い、トラフ状下降管
で、各下降管がふたつの対向する側壁と側壁より短いふ
たつの端部壁により形成されており、側壁と端部壁がト
レイ面に対して垂直方向に向いており、各下降管が開口
取入口および液体密封可能取出口手段を有しており、垂
直方向で隣接しているトレイの下降管手段がお互いに垂
直な形態で配置されている下降管と、（２）少なくとも
ふたつの、細長い、トレイが下降管手段よりひとつ多い
蒸気−液体接触デッキを持つように各下降管の側壁に近
接して配置されている蒸気−液体接触デッキ、とで構成
される複数の複数下降管型蒸気−液体接触トレイと；各
トレイ上に配置され、各下降管の全長を外部容器の中心
軸に沿ってふたつの半分に二等分し、各蒸気−液体接触
デッキをそれぞれ90度扇形の形を有するふたつの左右対
称形に分けている中央に配置された平面液体／蒸気バッ
フルと；デッキ表面から下降管取入口上方の箇所に垂直
に延びた液体／蒸気バッフルと；そして、複数の傾斜し
た下降管バッフルで、それぞれのバッフルが各下降管の
ひとつの側壁から垂直方向で隣接したトレイの位置揃え
された下降管の反対側の側壁の方向に延びており、下降
管バッフルが下降管の開口取入口を横断しており、ふた
つの下降管のそれぞれが各下降管の異なった場所の上方
に配置されており、そして、各下降管のふたつの下降管
バッフルが液体を異なった接触デッキに誘導するように
傾斜されている、隣接トレイ間で垂直な液体流路を定義
形成する手段；とで構成される仕切り分別塔として特徴
づけることができる。

【０００６】

【作用】トレイを通じての並列液体フローは、各下降管
のひとつの側壁の上部端部から、すぐ上の下降管の対向
する側壁の底部端部まで延びたこの一連の無孔下降管バ
ッフルによって維持される。このバッフル・システムは
上部下降管から下降する液体を遮断し、それがすぐ下の
下降管の取出口に入ることを防ぐ。これにより、液体が
そのトレイの下降管に入って、すぐ下のトレイをバイパ
スする可能性をなくしてくれる。バッフルの傾斜した表
面はまた、それが、トレイ上に存在する液体と泡を、ト
レイのこの部分あるいはゾーンに対する取り出し下降管
の取出口の方向に押す傾向を持つ水平方向の運動量を下
降する液体に伝えるという点でも利点がある。トレイ上
の液体流路は、トレイ上に存在する下降管の数、および
そのトレイのどのゾーンで液体が流れているか、などの
ファクターによって変わるであろう。ふたつ以上の下降
管が存在している場合、一部の液体はふたつの下降管の
間のデッキ・エリアに流れ込み、それから、それらに対
して垂直か、あるいは平行のいずれかの方向で流れるで
あろう。対照的に、一番外側の下降管からトレイ・デッ
キへ、あるいは単一下降管トレイ上に下降する液体は塔
の外側の壁の方向に流れる。そうすると、塔の内面が、
好ましくは特定の方向を示す溝と共に、液体を中央のバ
ッフルの回りを塔の他の蒸気通路の方に導く。これは容
器壁と、その性格が“馬蹄トレイ”に類似した垂直方向
の中央バッフルにより形成される半円型流路である。こ
の発明のいくつかの実施例は下降管の中央でトレイ表面
に取り付けられ、上方のトレイとトレイの間のトレイ間
空間に延びて、それを複数の蒸気通路に分割している無
孔垂直バッフルを含んでいる。これらの垂直バッフルは
トレイのふたつの側で反対の方向に流れている液体およ
び泡が混合するのを防止する。バッフルは、これによっ
て、液体がデッキングを“ショートカット”して、意図
された流路からそれてしまうのを防止する。

【０００７】

【実施例】蒸気−液体接触装置は装置全体を基本的には
下方に流れる液体を、上昇する蒸気と接触させるため
に、幅広い範囲で用いられている。例えば、これらの装
置はガス流を、そのガス流から生成物化合物、あるいは
不純物を選択的に取り除く処理液と接触させるために、
幅広く用いられている。ここで取り上げられる装置は、
したがって、酸性ガス吸収装置またはストリッパー、あ
るいは、酸化エチレン吸収装置内で用いることができ
る。蒸気−液体接触装置の別の応用例は分別蒸留を通じ
ての化学的化合物の分離における使用である。したがっ
て、この発明による装置は種々の蒸気−液体接触機能に
おいて用いることができる。ここでの検討は主として分
別蒸留による分離のためのプロセスにおける使用に関す
るもので、この発明の利用をそうした作動モードに限定
することはまったく意図されていない。

【０００８】ここで取り上げられる装置は、基本的には
すべての分離、あるいは分別蒸留による精製を行い易い
化学的化合物の分離において用いることができる。分別
トレイはプロパンまたはプロピレン、そしてベンゼンお
よびトルエンなど特定の炭化水素の分離、あるいは、Ｌ
ＰＧ（液化石油ガス）、ナフサ、あるいは灯油などの種
々の炭化水素流分の分離において広範に用いられてい
る。この発明による装置で分離された化学的化合物は炭
化水素にだけ限定されるのではなく、分別蒸留により分
離されるのに十分な揮発性と温度安定性を有するどの化
合物も含まれる。これらの物質の例としては酢酸、水、
アセトン、アセチレン、スチレン・アクリロニトリル、
ブタジエン、クレゾール、キシレン、クロロベンゼン、
エチレン、エタン、プロパン、プロピレン、キシレノー
ル、酢酸ビニル、フェノール、イソブタンおよび通常の
ブタン、ブチレン、ペンタン、ヘプタン、ヘキサン、ハ
ロゲン化炭化水素、アルデヒド類、ＭＴＢＥまたはＴＡ
ＭＥなどのエーテル類、および三価ブチル・アルコール
およびイソプロピル・アルコールである。接触トレイの
質のふたつの決定因子は分離を行うための効率と液体あ
るいは蒸気輸送量に関する能力である。この発明のひと
つの目的は、複数下降管トレイの効率を高めることであ
る。この発明のもうひとつの目的は、ルイス・ケース２
蒸気−液体接触構成を有する蒸気−液体接触装置を提供
することである。

【０００９】この発明の説明をさらに進める前に、ここ
で“複数下降管型”のトレイと称されているトレイのタ
イプを定義し、その特徴を明らかにしておくことが重要
である。複数下降管トレイはいくつかの構造的特性によ
って、従来のクロスフロー・トレイとは異なっている
（米国特許No.3,410,540参照）。まず第一に、複数下降
管トレイは“受け皿”を有していない。これは、通常、
取入口下降管開口部の下側にある穴の開いていない部分
である。受け皿は、その上に下降管を通じて下降する液
体がトレイのデッキ上に通過する前に衝突する無孔エリ
アである。多くの例で、受け皿は取入口堰によってトレ
イのデッキあるいは「アクティブな」エリアから分離さ
れている。したがって、受け皿は通常、すぐ上の従来の
分別トレイから通じている下降管のすぐ下に配置され
る。複数下降管分別トレイの水平面は基本的には下降管
手段と、通常、デッキングと呼ばれる蒸気−液体接触エ
リアに分かれている。すぐ上に配置されているトレイか
ら下降する液体を受け入れるために割り当てられた無孔
エリアは存在しない。

【００１０】複数下降管分別トレイのもうひとつの明白
な特徴は、比較的多数のトラフ状下降管手段がトレイ上
に設けられていることである。この発明によるトレイ
は、１から７、あるいはそれ以上の下降管を用いること
ができる。これらの下降管手段はトレイの外周ではな
く、トレイの表面を横切るように配置されており、通常
のクロスフロー分別トレイと比較して、比較的狭い間隔
で離れて配置されている。同じトレイの隣接下降管間の
（それらの側壁あるいは堰間で測定された）距離は、通
常、0.3から1.0メートルで、多くの場合、0.5メートル
以下である。これにより、上方から見た場合に、例えば
図１に示されているように、分別トレイの上部表面を横
断して等間隔で、交互に配置されたデッキング・エリア
と下降管手段で構成された独特の設計を可能にしてい
る。

【００１１】複数下降管トレイの実際の下降管手段も、
通常のクロスフロー分別トレイに基づく下降管と比較す
ると独特である。下降管手段は次の分別トレイの方に下
方に延びてはいない。そして、それらの下降管手段はふ
たつのトレイの間の中間で止まっている。したがって、
すぐ上のトレイから下降する下降管はデッキ表面と下の
トレイの下降管に対する取入口のかなり上方で止まって
いる。複数下降管トレイの下降管の最上部あるいは取入
口はそのトレイの堰として機能し、上の複数下降管トレ
イの下降管の底部は、したがって、下に配置されている
トレイの取出口堰のかなり上方である。

【００１２】分別塔に設置されると、先行技術に基づく
複数下降管トレイ上の下降管はすぐ上および下に配置さ
れたトレイから90度ずれた方向に向いている。しかしな
がら、この発明による各トレイの下降管は、ひとつのト
レイ上の下降管が上のトレイの上の下降管のすぐ下にな
るように、塔の他のトレイ上の下降管と位置を揃えられ
る。ひとつの下降管の取出口は別の取入口のすぐ上にあ
る。下降管は塔の中心垂直軸に沿って延びる多数の平面
に沿って設けられる。これらの平面の数はひとつのトレ
イ上の下降管の数と同じである。

【００１３】複数下降管型分別トレイのもうひとつの際
立った特徴は下降管手段の底部あるいは取出口に液体密
封手段を設けたことである。下降管手段の底部はしたが
っていろいろの孔を有するプレート、あるいは下降管手
段から出てくる真っ直ぐ下向きのフローを遅らせるため
に意図された何らかの別の手段によって部分的に閉ざさ
れている。この液体密封可能取出口はすぐ下に配置され
ているデッキよりかなり上方に配置されており、このす
ぐ下のトレイと組み合わされた取入口とほぼ同じ高さに
ある。下降する液体は下降管手段の下側部分に集めら
れ、これらの開口部を通じて、下にある次のトレイにこ
ぼれるようになっている。

【００１４】クロスフロー・トレイにおけるように、こ
の発明による複数下降管型のトレイの下降管の底部には
取入口堰は存在しない。液体密封可能取出口はその役割
を担っており、そして、この場合も、下降管の底部は次
のトレイよりかなり高い位置にある。通常の複数下降管
トレイは、液体が最初にトレイに落ちる箇所と液体が下
降管手段を通じてトレイを出ていく箇所との間の液体流
路が非常に短いことを特徴としている。これは、基本的
には、上にも述べたような下降管間の間隔が狭いことが
理由となっている。液体が移動しなければならない距離
の短さとデッキングを通じて上方に移動する上記の通路
の撹拌機構が組み合わさって、基本的には、液体取入口
から出口ポイントまで液体レベル勾配を持たない複数下
降管トレイが構成される。隣接下降管の下降管側壁間の
距離（デッキング部の幅）が１から0.3メートルの間の
範囲にあるので、平均液体流路は１メートル以下であ
る。

【００１５】複数下降管トレイのいずれの部分の物理的
なサイズも、熟練した設計者によって、トレイの意図し
た作動のすべての側面を考慮して選定されねばならな
い。以下は市販されている従来の複数下降管型トレイの
測定寸法で、これらの数値はこの発明による装置の設計
と使用における指針の提供と、この発明による複数下降
管型トレイを通常のクロスフロー分別トレイを区別する
という二重の目的で提供されるものである。垂直方向で
隣り合ったトレイ間の間隔は20−91センチメートルの範
囲で、好ましくは25−61センチメートルの範囲である。
デッキ・エリアの総空き面積は、基本的には５−15パー
セントの範囲である。これには両方の円形開口部により
もたらされる空き面積と、トレイのデッキング・エリア
内にある細長い溝とが含まれる。円形の孔の通常の孔径
は0.3−2.6センチメートルの範囲である。通常、0.47−
0.64センチメートルの孔サイズが好ましい。溝により提
供される空き面積は好ましくはデッキの面積の約0.25−
約５パーセントである。デッキングの標準的な厚さは0.
19−0.34センチメートルである。複数下降管型トレイの
下降管の四角形の取入口開口部は、通常、６−25cmの幅
である。側壁の水平方向上部端から側壁の底部端までで
測った下降管の高さは、通常、15.2−45.7センチメート
ルの範囲である。これは、下降管がデッキングの上方と
デッキングの下方に延びる高さを含んでいる。中央の液
体／蒸気バッフルは、通常、高さが関連下降管手段の側
壁とほぼ等しい。液体流方向指示バッフル７および16の
高さは、トレイ・デッキングからバッフルの水平方向上
部表面までで測って10−30センチメートルの範囲であ
る。

【００１６】この発明に用いられている“並行流”と
は、ひとつのトレイ上のふたつの液体フローのことでは
なく、垂直方向で隣接した、あるいは連続したトレイ上
での液体フローを指している。

【００１７】この発明のひとつの実施例（図５および６
参照）において、より長めの流路が設けられている。こ
の実施例は、より長い流路を有しており、同時に、下降
管取入口を覆っている下降管バッフルの一部の向き、あ
るいは方向を変えることにより、並列フローを維持する
ことができる。この発明によるトレイのふたつの基本的
な構造的特性は、それが、上に述べたように、複数の下
降管が上下に位置を揃えて並べられている複数下降管型
トレイであり、そして、少なくともふたつの交互に逆方
向に傾斜した下降管バッフルが各下降管のひとつの側壁
から上方に延びており、そして、下降管取入口を覆って
いることである。下降管バッフルは上のトレイからの液
体が各トレイに入ることを防せぐ、そして液体フローの
方向をトレイ・デッキ上へと決定する。

【００１８】これらふたつの基本的な特徴を組み込んだ
この発明のひとつの実施例は、全体としては円形の外周
を有し、（１）少なくともひとつの中央に配置された、
狭い、トラフ状の下降管で、それぞれが、トレイの平面
に対して垂直方向に向けられたふたつの対向する側壁
と、そしてふたつの側壁より短い端壁とにより形成さ
れ、さらに、それぞれひとつの開口取入口とひとつの液
体密封可能取入口手段を有する下降管と、（２）ひとつ
の蒸気−液体接触デッキが、トレイが下降管手段以上に
ひとつ以上多い蒸気−液体接触デッキを持つように、各
下降管側壁に隣接して配置されている、少なくともふた
つの細長い蒸気−液体接触デッキと、そして、（３）ふ
たつの、傾斜した、側壁の上部端部と交差しており、好
ましくは基本的には孔の無いシール・プレートによりお
互いに離されており、さらに、長さが基本的には組み合
わされた下降管の半分と等しい下降管バッフルで構成さ
れており、各下降管のそれらふたつの下降管バッフルが
液体を異なった接触デッキに導くように傾斜している、
垂直方向で上位にある下降管からトレイ状に流れ込む液
体のために垂直方向の液体流路を定義するための手段、
とで構成される蒸気−液体接触トレイとして、キャラク
タライズすることができる。

【００１９】下降管が垂直方向に位置が揃えられている
ことは、塔内部で個別蒸気流路を定義するのみ役立つ。
個別流路の定義は傾斜した下降管バッフルにより行われ
る。圧力発生を可能にし、トレイ表面を横切る均一の蒸
気フローを提供するために、好ましくは、下降管の端部
にギャップが設けられる。これは塔内に本当に閉じ込め
られたガス・フローを維持しようという願望に対する実
際的な譲歩である。

【００２０】トレイを通じての並列液体フローは、各下
降管のひとつの側壁の上部端部から、すぐ上の下降管の
対向する側壁の底部端部まで延びたこの一連の無孔下降
管バッフルによって維持される。このバッフル・システ
ムは上部下降管から下降する液体を遮断し、それがすぐ
下の下降管の取出口に入ることを防ぐ。これにより、液
体がそのトレイの下降管に入って、すぐ下のトレイをバ
イパスする可能性をなくしてくれる。バッフルの傾斜し
た表面はまた、それが、トレイ上に存在する液体と泡
を、トレイのこの部分あるいはゾーンに対する取り出し
下降管の取出口の方向に押す傾向を持つ水平方向の運動
量を下降する液体に伝えるという点でも利点がある。

【００２１】トレイ上の液体流路は、トレイ上に存在す
る下降管の数、およびそのトレイのどのゾーンで液体が
流れているか、などのファクターによって変わるであろ
う。ふたつ以上の下降管が存在している場合、一部の液
体はふたつの下降管の間のデッキ・エリアに流れ込み、
それから、それらに対して垂直か、あるいは平行のいず
れかの方向で流れるであろう。対照的に、一番外側の下
降管からトレイ・デッキへ、あるいは単一下降管トレイ
上に下降する液体は塔の外側の壁の方向に流れる。そう
すると、塔の内面が、好ましくは特定の方向を示す溝と
共に、液体を中央のバッフルの回りを塔の他の蒸気通路
の方に導く。これは容器壁と、その性格が“馬蹄トレ
イ”に類似した垂直方向の中央バッフルにより形成され
る半円型流路である。

【００２２】この発明のいくつかの実施例は下降管の中
央でトレイ表面に取り付けられ、上方のトレイとトレイ
の間のトレイ間空間に延びて、それを複数の蒸気通路に
分割している無孔垂直バッフルを含んでいる。これらの
垂直バッフルはトレイのふたつの側で反対の方向に流れ
ている液体および泡が混合するのを防止する。バッフル
は、これによって、液体がデッキングを“ショートカッ
ト”して、意図された流路からそれてしまうのを防止す
る。

【００２３】この発明によるトレイは分別トレイのデッ
キング部内に多数の蒸気方向決め溝を持っていることが
望ましい。これらの溝は、デッキを通じて、これらの溝
を通じて上方に上昇するガスがトレイ上の液体あるいは
泡に対して、最も近い下降管手段の方向への水平に押す
力、あるいは運動量を伝えるように向けられている。こ
れらは基本的には液体が中心のバッフルの回りを半円型
に流れねばならないトレイの各側端のところに設けられ
るのが好ましい。これらの溝とその機能は米国特許出願
No.4,499,035および米国特許出願No.3,417,975に述べら
れているものと類似していてもよい。

【００２４】溝を通じて上方に上昇する蒸気はトレイの
表面に対して一定の水平成分を有する角度で溝を離れ、
蒸気の水平方向の運動量をデッキ表面の液相あるいは懸
濁液滴に与える。これにより、全体として、泡を取出口
下降管の方向に押しやる力を生じさせる。この結果、泡
を下降管手段により迅速に通過させ、トレイ上の泡の高
さを減少させる。より重要なのは、適切な溝構成によっ
て、トレイ上で液体が取出口の方向に動いていないゾー
ンがなくなることである。

【００２５】図面を参照することによって、この発明が
より完全に理解できるであろう。図１は外部容器の円形
外壁１内に配置された複数下降管トレイ２の上部表面の
方向を見下ろした図である。この図に示されているトレ
イは３つの下降管を有しており、そして、トレイはその
壁の内壁に溶着されたアングル−アイロン・リングで支
えられている。各下降管10はふたつの下降管端壁６とふ
たつの並行下降管側壁４で構成されている。これらの下
降管はトレイ上で等間隔で離れて配置されている。トレ
イの孔の開いたデッキング、あるいはデッキ11がこれら
下降管の間に配置されている。孔の開いたデッキング11
は一番端の下降管手段とトレイの外周との間にもある。
つまり、端の下降管とトレイの縁の間で囲まれたトレイ
の部分も孔の開いたデッキングで塞がれており、トレイ
の活発な蒸気−液体接触エリアとなる。トレイのいずれ
のデッキング部分においても、液体受け皿としての役割
を果たすかなりの大きさの無孔エリアは存在しない。

【００２６】デッキは好ましくはデッキング表面全体で
均等に分布された、標準的な、左右対称形の（円形の）
孔と蒸気−誘導溝の両方で構成される。この発明におい
ては、これら円形の孔の精密な位置揃え、あるいは間隔
はコントロール上の変数とは考えられない。しかしなが
ら、トレイ全体で均一の蒸気対液体流量比率を維持する
ために、トレイの、複数の下降管から液体を受ける部分
では、単位面積あたりの孔の数が多めになっている。

【００２７】いずれかふたつのフロー誘導溝間の代表的
な、最大の好ましい間隔は５−17.8センチメートルの範
囲である。孔は好ましくはデッキ・エリア全体で比較的
均一な形態で分布されている。製造コストを最小限に抑
えるために、デッキ材は、通常、望ましい数の円形開口
部を設けるために、最初にそのデッキ材に孔を開けるこ
とによってつくられる。そしてフロー誘導溝を設けるた
めに、２回目の孔開けステップが行われる。再び、図１
で、四角形トラフ状下降管のそれぞれがふたつの並列端
壁６に結合されたふたつの並列側壁４によって形成され
ている。各下降管の中間に、トレイ表面全体の各デッキ
・エリアから中央バッフル７が上方に***している。こ
れらのバッフルはバッフルの両側に存在する液体および
泡の混合を防ぐ。これらのバッフルはすぐ上のトレイの
少し下方で終端して、圧力および蒸気流速を均一化させ
るための小さなギャップが設けられている。バッフル７
の端部は、トレイの一方の側から他の側へのフローを可
能にするために、それぞれ一定の距離で内面から離され
ている。この距離は下降管側壁から容器壁までの最大距
離の半分より大きくなければならない。図１は下降管底
部にある多数の動的に密封可能な液体取出口を示してい
る。これらの取出口の構成は、それらが下降管の長さ方
向に沿って均等な間隔で離されて配置されている点が従
来の複数下降管型トレイとは異なっている。

【００２８】図２は図１に示されている線２に沿って見
た図である。この図で見られる基本的な特徴は、下降管
側壁４の大きな平たい面と傾斜した下降管バッフル３で
ある。下降管バッフルがそれら下降管の間で、液体も蒸
気も下降管の上でひとつのデッキング面から別のデッキ
ング面に水平方向に移動しないような形態で延びている
ことが分かるであろう。中央バッフル７の端部は、下降
管に対して垂直は平面構造を示している。各トレイ２は
サポート・リング８によって容器壁で支えられている。
通常、“アングル”ストックの下側部分はデッキングを
支えるために下降管に溶接接着される。“アングル”ス
トックの２番目の部分は、トレイを確保する溝を形成す
るために、デッキング上方で壁にボルトで固定される。

【００２９】下降管の底部は、通常、側壁間に延びた平
たい底面である。下降管内部に蓄積される液体が迅速に
出て行けるようにするために、底面に多数の、比較的大
きな開口部、あるいは孔９が設けられている。底板の目
的は、下降管手段の底部が上記の情報への通路に対して
液体により動的に密封される。この発明によるトレイに
おいては、ひとつの下降管の各端部の長さ方向に沿っ
て、開口部９が均等に分布されている。この開口部は円
形でも、四角形でも、あるいは、いずれかの方向、つま
り、下降管手段の幅あるいは長さ方向のいずれかに沿っ
て細長い形であってもよい。円形の開口部、および、し
ばしばルーバーと呼ばれる、側壁４間に延びる細長い溝
が好ましい。

【００３０】図３は図１に示されている分別カラムの一
部分を通じて、水平の方向を示している、図１の線３に
沿った断面図である。図３は中央蒸気バッフル７の一方
の側の各下降管の一部分を示したものである。塔のこの
部分の３つの複数下降管分別トレイ２と、各トレイの３
つの下降管10が垂直方向に積み上げられて揃えられてい
る様子の両方がこの装置図に示されている。トレイのデ
ッキング11の底部と中央バッフル７の上部端との間のギ
ャップもこの図に示されている。この図では角度を持っ
たリング８がトレイを支える方法と、下降管バッフル３
がひとつの下降管の取入口から、そのすぐ上にある下降
管の取出口まで延びている様子を見ることができる。こ
の実施例において、ふたつの傾斜した下降管バッフルが
各下降管の取入口を覆っている。これらの下降管は、下
降管の別の側のデッキ部分に液体を導く“対向する”ス
ロープを有している。

【００３１】この実施例においては、トレイのひとつの
側のバッフル３がすべて同じ方向に傾斜しており、そし
て、カラム面（column face）の他の側（あるいは他の
半分）のバッフルは反対の方向に傾斜している。したが
って、液体はどのひとつのトレイの両側においても、反
対方向に流れるが、各トレイのひとつの側のすべてのデ
ッキ・エリアでは同じ方向に流れる。つまり、図３にお
いて、３つのトレイのそれぞれの見えている側、あるい
は前側では液体は右から左に流れるのに対して、中央バ
ッフル７の後ろに隠されたトレイの部分の側では、液体
が左から右に流れるであろう。この図はまた、中央バッ
フル７、あるいは同等の無孔構造が下降管の取入口の上
に延びており、液体がひとつの下降管バッフルから他の
下降管バッフルへの液体フローを防ぐ垂直壁を形成して
いる。したがって、ふたつの下降液体フローは分離され
ている。この図において、下降管の全高の少なくとも1/
5−1/4が、トレイの取出口堰を設けるためにトレイ・デ
ッキングの上に配置されており、下降管手段の残りの部
分がデッキングの下に延びていることも分かるであろ
う。蒸気バッフル７は下に配置され、すぐ上のトレイの
底部と平行に延びている上部端部13を有している。

【００３２】下降管のそれぞれは、トレイ全体にわたっ
て延びているものと考えられる。下降管の中に向けて下
方に延びているどのプレート、あるいはバッフルによっ
ても、あるいは何か他の手段によっても、ふたつの別個
の下降管に分割されているのではない。したがって、下
降管内部の液体はトレイの両側間の自由に動いて、自由
に混じり合うことができる。下降管内部の液体のフロー
及び混合は、トレイ全体での均一な液体分布を確実に行
わせる上で、絶対に必要なものである。液体は下降管の
ふたつの側の間を自由に動けなければならない。下降管
を経由して液体を輸送するこの能力を、下降管の底部の
いろいろなサイズの液体密封可能取出口と組み合わせ
て、トレイ・デッキの異なった場所に輸送される液体の
量をコントロールすることができる。これはデッキ全体
での均一な流量比率を維持する上で有益である。補強
と、下降管内部での液体フローを安定させる目的で、好
ましくは、多数のブレースが下降管を横切る方向で延び
ている。

【００３３】下降管を接続する傾斜したバッフル３は基
本的には無孔であることが望ましい。しかしながら、望
ましい場合、フロー誘導溝などのような小さな蓋付きの
開口部を、蒸気を通過させ、蒸気−液体接触エリアを増
大させるための手段として設けることができる。

【００３４】図４はこの発明によるトレイ上で用いるこ
とができるオプション可能な機構である。この機構は好
ましくは、蒸気偏向バッフルと呼ばれ、下降管の側壁４
あるいは下降管バッフル３に固定された、無孔の、そし
て基本的には水平なプレート15で構成されている。好ま
しい配置箇所は、平面状の下降管バッフル３と下降管側
壁とが交差して、蒸気および液体フローを制約あるいは
阻止するシールを形成している。蒸気偏向バッフルはこ
の箇所で下降管に固定されている別個のプレートとする
こともできるし、あるいは、下降管バッフルを延長して
形成されるリップであってもよい。蒸気偏向バッフルは
蒸気の上方へのフローを下降管の取出口の方向に制限
し、液体がトレイ・デッキに衝突した時に水平方向に流
れる。このバッフルはまた、水平方向の運動量をトレイ
に入る液体に伝えるために、トラップされた蒸気フロー
を用いることも意図している。

【００３５】図５は別の全体的なトレイ構成を示してい
る。このトレイ設計は図１−３に示されているものと非
常に類似している。しかしながら、下降管バッフル３は
図３に示されているように、各トレイ上ですべて同じ方
向に揃えられているわけではない。この特殊な３つの下
降管トレイ・システムにおいて、中央の下降管バッフル
３′は他のふたつの下降管バッフルの方向に、反対方向
に傾斜して向いている。中央の下降管の“前面”の下降
管バッフルはふたつの隣接する下降管の“後端”の下降
管バッフルと同じ傾斜を有している。この下降管バッフ
ル構成は塔の各トレイにおいて均一である。図５に示さ
れているように、ふたつの下降管バッフルは液体をトレ
イ・デッキの同じ部分に誘導するので、デッキのその部
分、および下降管取出口の設計は、トレイの他の部分と
同じ液体／蒸気流量比率を提供するように選択されねば
ならない。

【００３６】図６は図５のトレイ実施例の上向きの図面
である。この図はこのトレイ実施例の表面上での液体／
蒸気フローを示している。この図はこのトレイ構成が、
液体が下降管に対して垂直なトレイ上を流れるトレイよ
り、長い液体滞留時間および液体流路をどのようにして
提供しているかを示している。また、この発明の実施例
が液体の混合を防ぐための、トレイ・デッキの表面から
上方に延びた垂直な中央バッフル（図１のバッフル７）
を組み込んでいないことも非常に明白である。

【００３７】図５および６はトレイ・デッキ中途のふた
つの下降管間の上部表面上でのオプション可能な液体フ
ロー誘導バッフル16が設けられていることを示してい
る。バッフル16は、好ましくはトレイ・デッキのふたつ
の下降管バッフル３および３′からの液体を受け入れる
トレイ・デッキ上に設けられる。これらのバッフルは、
その主要な機能がトレイ・デッキ上を流れる液体および
泡の方向がその下降管の他の端部にそれるようにするこ
とである。バッフル16は下降管の全長に沿って延びてい
ても差し支えないが、好ましくは、その長さが組み合わ
せられた下降管の半分と等しいようにする。再度繰り返
すが、これらのバッフルはオプション可能である。した
がって、この発明のひとつの実施例は、隣接トレイの各
ペア間につくられたトレイ間容積を形成するために、間
隔をとり、上下に揃えられた、各トレイが少なくともふ
たつの側壁とふたつの端壁で構成され、トレイのふたつ
の側の上で該トラフ間容積内部に延びているトラフ状下
降管手段で構成されており、すべてのトレイの下降管手
段が同じ方向に揃えられており、上下の位置関係で配置
された、複数の、同様の構造を有する分別トレイと；ト
レイのすぐ下の位置を揃えられた下降管の取入口端から
トレイ間容積を通じて延びている傾斜した液体偏向バッ
フルで、取入口のすぐ上のスペースをすぐ下のトレイま
で横断しており、取入口をすぐ上の下降管の取出口から
下方に流れる液体に対して密封している蒸気偏向バッフ
ルと；そして、塔の内部容積を少なくとも４つの、塔の
下端から上端に延びた左右対称形の分離された蒸気流路
に分割する手段で、軸方向、塔の第一の端部から第二の
端部間のトレイ間容積内に延びている平面状中央バッフ
ルで構成されている；とで構成されている分別蒸留塔の
内部容積内に存在する蒸気液体接触手段として使用され
るための装置として、キャラクタライズすることができ
る。

【００３８】この発明により包括的な実施例は、複数の
この発明によるトレイ、中央バッフル、およびその内部
に搭載された下降管を有する細長い円筒型外部容器で構
成される分別塔である。装置全体としては、接触させら
れる液体および蒸気を供給するための、そして、リボイ
ラーおよびリフラックス・システムなどの他の通常に用
いられる機器などの、通常の取り付け装置を含むことも
できる。

【００３９】この発明によるトレイはメタノール／水混
合物を用い、61cm直径の塔を用いて行われた。これらの
テストの目的は、種々の負荷でのトレイの効率を判定す
ることにあった。結果を表１に示す。それらは、この発
明によるトレイが、通常の複数下降管トレイ、あるい
は、改良型の複数下降管トレイのいずれにおけるよりも
高い効率を示したことを示唆している。

【００４０】

【表１】

【００４１】

【発明の効果】複数下降管型分別トレイは垂直方向で隣
接した下降管の取出口と取入口を接続する各下降管10上
に傾斜した液体偏向バッフルのペアを設け、それによっ
て、各トレイ上での液体の動きに対しては環状の液体流
路と、液体流路の長さを増大し、プレート効率向上に対
するケースIIポイントをつくりだす働きをするトレイ間
ベース上での並行液体フローをつくりだすことによっ
て、その効率が向上するという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例のトレイ２を挟んで離れて配
置されている３つの下降管10を示しており、中央の液体
／蒸気バッフル７が塔の内部容積をふたつの分離された
通路に分離している、分別塔の内部を見下ろした断面図
である。

【図２】同上の下降管の側壁４と接続下降管バッフル３
の構造をより良く示すための、図１に示されている塔１
の断面図である。

【図３】同上の塔１の図２に示されている部分を横断し
て見た断面図で、３つのトレイを示しており、そのそれ
ぞれは３つの下降管を有しており、下降管バッフル３が
下降する液体が次の下側にある下降管に流れ込むのを阻
止している。

【図４】同上のふたつの下降管の長さ方向の断面図で、
下降管側壁４の上部端に蒸気で偏向するバッフル15の配
置を示している。

【図５】ふたつの異なった下降管の傾斜した下降管バッ
フル３および３′によって、液体がトレイ２の同じ部分
に向けられることを特徴とするこの発明の他の実施例を
示す断面図である。

【図６】同上のトレイの表面の意図された液体流路を示
している図５のトレイの平面図である。

【符号の説明】

２ トレイ ３ 下降管バッフル ４ 側壁 ５ 上部端部 ６ 端壁 10 下降管 19 取出口手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ロバト ジェイ．ミラー アメリカ合衆国 14304 ニューヨーク, ナイアガラ フォールス，ケイユーガ ド ライヴ 10409

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基本的に環状の外周を有し、（１）少な
   くともひとつの中央に配置された、狭い、トラフ状の下
   降管10で、各下降管10がふたつの対向する側壁４と側壁
   より短いふたつの端壁６により構成されており、壁４，
   ６がトレイ面２に対して垂直に向けられており、各下降
   管10が開口取入口と、液体密封可能取出口手段19を有し
   ている下降管10と、（２）少なくともふたつの、細長
   い、トレイが下降管手段よりひとつ多い蒸気−液体接触
   デッキを持つように各下降管の側壁に近接して配置され
   ている蒸気−液体接触デッキ、とで構成される複数の複
   数下降管タイプ蒸気−液体接触トレイと、および（３）
   ふたつの傾斜した下降管バッフル３で構成された垂直方
   向上位の下降管から、トレイ２上に流れる液体のための
   垂直液体流路を定義するための手段で、下降管バッフル
   ３が側壁４の上部端部５と交差しており、下降管バッフ
   ル３が組み合わされている下降管10の半分と等しく、そ
   して、各下降管10の開口取入口を横切っており、各下降
   管10のふたつの下降管バッフル３が液体を異なったトレ
   イ・デッキに輸送できるように傾斜している手段で構成
   されている並行流阻止下降管分別トレイ。