KR101706782B1 - 다단 칼럼에서 유체를 전달하고 집속하는 시스템 - Google Patents

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Abstract

본원은 연속 플레이트를 구비한 다단 칼럼을 제공는 유체 분배 장치로서, 상기 플레이트 각각은 입자 고형물의 층 (2) 을 지지하고 또한 랭크 1 ~ 랭크 N 의 다수의 분지도를 가진 실질적으로 수평의 라인 (6) 에 의해 구성되는 상기 유체를 분배하는 네트워크를 가지며, 랭크 P ~ 랭크 N 까지의 라인 전체가 해당 플레이트의 기저면에 부착되며, 상기 마지막의 분지도 N 의 라인은 상기 기저면 바로 아래에 배치된 혼합 챔버 (8) 와 연통하는 유체 분배 장치에 관한 것이다.

Description

다단 칼럼에서 유체를 전달하고 집속하는 시스템 {SYSTEM FOR DELIVERING AND COLLECTING FLUIDS IN A MULTI-STAGE COLUMN}
본 발명은, 입자 매개물이라고 하는 고형 입자 매개물에 유체 유동을 사용하는, 다단 칼럼에서 유체를 분배하고 집속하는 신규한 장치에 관한 것이다.
다단 칼럼은 실질적으로 수직한 축선을 따라 배치된 다수의 플레이트에 의해 구성되는 칼럼이고, 각각의 플레이트 (지지 플레이트라고 함) 는 입자 고형물의 층을 지지하며, 칼럼에 사용되는 유체(들)가 다양한 연속 층을 일련으로 횡단한다. 연속 층을 통과하는 유체는 다른 유체와 이를 구별하기 위해서 주 유체라고 하며, 다른 유체는, 일반적으로 2 개의 연속 층 사이에 위치되며 또한 분배 플레이트라고 하는 플레이트에 의해 주 유체에 첨가될 수 있다.
입자 고형물의 각 층은 일반적으로 이러한 층의 상류측에 위치한 분배 플레이트를 통하여 공급된다.
본 발명은 분배 플레이트에 관한 것이다.
본원의 나머지부에서, "플레이트" 라는 준말을 사용할 때, 이는 분배 플레이트를 의미한다.
분배 플레이트는, 통상적으로 유체를 공급하거나 집속하는 네트워크 (분배 네트워크라고 함), 및 분배 네트워크를 통하여 주입되거나 인출된 유체를 주 유체와 혼합시키는 1 개 이상의 혼합 챔버를 포함한다.
본원의 장치는 다수의 분배 플레이트로 구성되고; 이의 분배 네트워크는 입자 매개물과 적어도 부분적으로 접촉한다.
본원은, 입자 층에 랭크 P+1 을 공급하도록, 칼럼내의 랭크 P 로 입자 층을 지지하는 지지 플레이트에 가능한 한 근접하게 분배 플레이트의 분배 네트워크를 위치시키는 것으로 본질적으로 구성된다. 지지 플레이트에 가능한 한 근접하게 위치시킨다는 것은, 당해 분배 플레이트의 분배 네트워크를 구성하는 라인 아래에 위치된 무효 체적 (dead volumes) 을 최소화한다는 것이다.
본원은 또한 주변 입자 매개물의 분배 플레이트와 접하는 라인을 분리하는 필러를 상기 분배 플레이트에 추가할 수 있는 가능성에 관한 것이다.
본원은, 입자의 고형물 층 내측에 플러그 유형의 유동이 접근할 수 있어서, 이러한 종류의 칼럼에서 실시되는 다양한 공정, 예를 들어 시뮬레이팅 이동층 (SMB) 유형의 흡수 공정 등의 성능을 최적화하는 것이다.
다단 유형의 반응기 또는 분리 칼럼에서, 사용되는 분배 장치는 칼럼의 어떠한 레벨에서 반응기 또는 칼럼내의 유체 스트림을 주입 또는 인출하는 등의 다수의 기능을 가질 수 있다.
일반적으로, 주입 또는 인출 기능은 칼럼부의 다양한 영역 사이에서 균형있게 실시되는 것이 바람직하다.
칼럼부는 일반적으로 어떠한 개수의 섹터로 나누어지고, 각각의 섹터는 서로에 대하여 균일하게 세정되어야 한다.
이는 특정 형상으로 된 분배기의 사용을 필요로 하고, 이 분배기는 섹터 각각각에 도달할 수 있고 또한 이러한 섹터들이 동일한 표면적을 가진다면, 섹터 각각에 걸쳐 대략 동일한 유동을 전달 (또는 제거) 할 수 있다. 상기 섹터가 상이한 표면적을 가진다면, 주입되거나 제거되는 스트림은 당해 섹터의 표면적에 대략 비례한다. 해당 칼럼이 대형 치수 (예를 들어 5 ~ 15 미터의 직경) 를 가지면, 더 크거나 작은 범위로 분지되는 라인을 사용하는 네트워크는, 유체를 칼럼 외부로터 다단 칼럼의 다양한 플레이트까지 안내한 후, 소정의 플레이트로부터 상기 플레이트의 섹터 각각으로 안내하는데 사용된다.
플레이트는 또한 하류측 플레이트에 균일한 농도의 유체를 공급하도록, 칼럼내의 주 유동과 네트워크에 의해 주입되는 스트림(들)을 혼합하는 기능을 한다.
크로마토그래피 (chromatographic) 또는 SMB 유형의 다단 칼럼 흡착 분리 공정에 대하여, 특허 WO 2006/027118 A1, US 2006/0108274 A1, EP 0 074 815, FR-93/09593 에서는 칼럼내에 상이한 높이에 위치되는 플레이트를 제공하는 분배 네트워크의 형상의 실시예를 제공한다.
분배 네트워크는 상당히 크고 또한 일반적일 수 있고, 이러한 네트워크는 칼럼의 전체 체적을 최소화하도록 입자 고형물 (촉매 또는 흡착제) 의 층에 위치된다.
네트워크를 분배 플레이트에 일체화하는 대안도 사용할 수 있지만, 이는 더 큰 플레이트의 사용을 종종 필요로 하고, 그러면 칼럼의 전체 체적은, 분배 네트워크가 플레이트에 외장되고 또한 이 네트워크에 의해 공급되는 층 아래 또는 위의 입자 고형물에 매설되는 경우보다 더 커지게 된다.
분배 네트워트 유형, 라인 크기 및 그 위치의 선택은 다양한 기준을 만족해야 한다:
● 전체에 걸쳐 균형있게 분배 플레이트를 제공함;
● 플레이트의 다양한 구역에서 유체를 연동적으로 안내함, 즉 네트워크에서 체류 시간의 분포를 최소화함.
● 활성 고형물의 체적을 최대화할 수 있도록 가능한 작은 크기를 가진 네트워크를 사용함.
● 네트워크 및 플레이트를 손상시킬 수 있는 진동 위험을 방지하도록 유체 속도가 충분히 낮은 네트워크를 사용함.
다양한 기준을 만족하도록, 종종 크기가 클 수 있는 네트워크가 사용되고, 입자 매개물 자체내의 네트워크의 위치는 칼럼내의 유동을 방해할 수 있는 것으로 나타났다. 이는, 특히 입자 고형물을 사용하고 또한 플러그 유동을 원하는 프로세스의 경우이다.
"플러그" 유동이라는 용어는, 당해 장비에서 축방향 분산을 최소화하도록 속도의 방향과 크기가 가능한 한 일정한 유동을 의미한다. 상기 목적은 1 개 이상의 다단 칼럼을 사용하는 시뮬레이팅 이동층 (SMB) 분리 공정으로 달성되는 것이 특히 중요하다.
본원이 해결하고자 하는 문제는 입자 고형물의 층을 각각 지지하는 다수의 플레이트를 포함하는 칼럼 (다단 칼럼이라고 함) 내에서 유체 유동을 개선시키는 것이다.
본원에서 유동을 개선시킨다는 것은, 유동이 플러그 유동, 즉 칼럼의 다양한 연속 층을 통과하는 유체의 축방향 분산이 가능한 한 낮은 유동에 이상적으로 접근한다는 것을 의미한다.
칼럼은 일반적으로 입자 매개물을 구성하고, 다양한 플레이트 사이에서 이동하는 유체는 하방유동 모드의 액체이다.
본 발명은 칼럼을 제공하도록 유체를 분배하는 네트워크 전체로 구성되고 상기 칼럼의 플레이트 각각에는 분배 네트워크가 할당되고, 이 분배 네트워크는 랭크 1 ~ 랭크 N 의 다수의 분지도를 가진 실질적으로 수평의 라인 (6) 에 의해 구성되며, 랭크 P ~ 랭크 N (P 는 1 ~ N 의 범위이며, 한계값도 포함됨) 까지의 라인 전체가 해당 플레이트의 기저면에 부착되며, 상기 마지막 분지도 N 의 라인은 상기 기저면 바로 아래에 배치된 혼합 챔버 (8) 와 연통한다.
보다 자세하게는, H 가 네트워크의 하나의 라인의 하부 단부를 바로 라인의 하류측 분배 플레이트의 기저면간의 분리 간격을 나타낸다면, 상기 H 는 해당 라인 직경의 0 ~ 1/4 범위에 있으면, 해당 라인은 분배 플레이트에 부착된다고 한다.
분배 네트워크가 다수의 분지도를 구비하는 일반적인 경우에, 상기 다양한 분지도는 주 라인 (1 이라고 함) 에서부터 마지막의 분지도 (N 이라고 함) 의 라인 쪽으로 이동하는 1 ~ N 을 나타낸다.
그리하여, 본원은 하나의 분지 레벨 P ~ 마지막 분지 랭크 N 까지의 라인의 적어도 일부는 분배 플레이트에 부착되는 것으로 구성된다. 바람직하게는 1 ~ N 의 네트워크를 구성하는 라인 전부가 분배 플레이트에 부착된다.
이러한 경우에, 상기 네트워크는 전체적으로 부착된다고 한다.
바람직한 변형예에 있어서, 본원은, 또한 입자 매개물에 상기 라인이 존재함으로써 축방향 분산을 최소화하도록, 네트워크를 구성하는 라인의 적어도 일부 아래에 배치되어 또한 상기 라인을 주변 입자 매개물로부터 분리하는 필러를 사용하는 것으로 구성된다.
바람직한 변형예에 있어서, 본원은 플레이트는 동일한 길이로 된 자오선 패널 형태를 가진 M 개의 섹터로 분할되고, 상기 섹터 각각은 분배 네트워크의 랭크 N 의 적어도 하나의 터미널에 의해 사용될 수 있다.
본원은, 본 발명의 장치를 사용하고 또한 분리될 공급물이 7 ~ 9 개의 탄소원자를 포함하는 방향족 화합물의 어떠한 혼합물인 시뮬레이팅 이동층 분리 공정으로 구성된다.
본원은, 본 발명의 장치를 사용하고 또한 분리될 공급물이 노말 파라핀 및 이소-파라핀의 혼합물인 시뮬레이팅 이동층 분리 공정으로 구성된다.
마지막으로, 본원은, 본 발명의 장치를 사용하고 또한 분리될 공급물이 노말 올레핀 및 이소-올레핀의 혼합물인 시뮬레이팅 이동층 분리 공정으로 구성된다.
보다 일반적으로, 플레이트 각각에 또는 칼럼을 구성하는 플레이트의 일부에서만 유체 분배 시스템을 필요로 하는 1 개 이상의 다단 칼럼을 사용하는 어떠한 공정 및 특히 시뮬레이팅 이동층 공정은 본 발명의 유체 분배 장치를 수용할 수 있다.
상기 장치를 통과하는 주 유체는 600 ~ 950 kg/㎥ 범위의 밀도 및 0.1 ~ 0.6 cPo 범위의 점도를 가진다. cPo 준말은 센티포이즈 (centipoises), 즉 10-3 kg/m.s 를 나타낸다.
대부분의 경우에 있어서, 상기 공정의 적용과 관련된 유체로, 본 발명의 장치는 칼럼의 층의 어떠한 지점에서의 상기 축방향 분산 계수가 3 × 10-3 ㎠/s 보다 작게 될 수 있다.
도 1 은, 종래 기술에 따라서, 유체의 유동이 하방유동인 다단 칼럼 일부의 개략도,
도 2 는, 종래 기술에 따라서, "랙 (rake)" 유형의 분배 네트워크를 나타내는 도면,
도 3 은, 종래 기술에 따라서, "문어 (octopus)" 유형의 분배 네트워크를 나타내는 도면,
도 4 는, 본원에 따라서, 연속적인 다단 소분할부 또는 분지부를 가진 분배 네트워크를 나타내는 도면,
도 5a 는, 종래 기술에 따라서, 입자 고형물의 층의 분배 네트워크의 상세도,
도 5b 는, 종래 기술에 따라서, 이러한 종래 기술에 따른 네트워크 및 하부 플레이트 사이의 간격이 영이 아닌 경우에, 도 5a 의 AA 를 따른 절단도,
도 5c 는, 본원에 따라서, 네트워크가 분배 플레이트에 부착되는 경우에 도 5a 의 AA 절단도,
도 5d 는, 본원에 따라서, 네트워크가 분배 플레이트에 부착되고 또한 이 네트워크에 이 네트워크와 상기 플레이트의 라인들 사이의 무효 체적을 없앨 수 있는 필러가 제공되는 경우에 도 5a 의 AA 절단도,
도 6a, 도 6b 및 도 6c 는, 본원에 따라서, 본원의 다양한 실시를 나타내는 도면,
도 7 은, 본원에 따라서, 이러한 본원에 따른 네트워크를 사용하는 다단 칼럼 일부의 개략도,
도 8a 는 본원에서 저감시킬 수 있는 무효 체적의 현상을 컴퓨터 시뮬레이팅한 도면, 및
도 8b 는 기본 형태 (플레이트에 라인 부착) 또는 바람직한 형태 (보조 필러로 라인 부착) 본원에 의해 유발되는 축방향 분산의 감소를 도시하는 그래프.
본 발명은 다수의 층으로 분할되는 입자 매개물을 통하여 이동하는 유체를 사용하는 공정에 사용될 수 있다. 다수의 층을 포함하는 용기는 일반적으로 원통형이고 그리하여 칼럼을 구성하지만, 원통형 형태는 정해진 것은 아니며 다른 형태도 가능하다. 본원의 나머지부에서, "칼럼" 이라는 용어는 이러한 칼럼의 형상에 상관없이 사용된다. 그리하여, 본원은 일렬로 배치되는 여러 개의 층을 가진 칼럼, 예를 들어 다단식 칼럼에도 적용가능하다. 입자 고형물의 층은 분배 플레이트에 의해 분리되고, 이 분배 플레이트는 층 내에서의 다양한 유체의 주입 또는 인출을 실시할 수 있고 유체의 주입시 상기 유체를 칼럼의 외부로부터 플레이트로 또한 유체의 인출시 상기 유체를 플레이트로부터 칼럼의 외부로 필요한 이송을 실시한다.
다양한 유체의 주입 또는 인출을 위한 라인은 각각의 분배 플레이트에서 네트워크를 형성한다.
일반적으로, 분배 플레이트는 상기 분배 플레이트의 바로 상류측의 입자 고형물의 층 및 상기 플레이트의 바로 하류측의 입자 고형물의 층 사이에 개재된다.
본 발명은 사용된 라인의 네트워크가 전술한 바와 같이 바로 상류측 입자 고형물의 층에 적어도 부분적으로 침지될 때 적용된다. 즉, 스테이지 P 의 층을 제공하는 분배 플레이트는 스테이지 P-1 의 층의 입자 매개물에 적어도 부분적으로 침지된다.
도 1 에서는, 종래 기술에 따라서, 다수의 층 (2) 으로 소분할된 칼럼 (1) 의 일부를 개략적으로 도시하고, 상기 층 (2) 각각은 고형 입자의 고정층으로 구성된다. 칼럼은 하방으로 배향된 검은색 화살표로 나타낸 주 하방유동에 의해 플러싱된다.
층 (2) 은 분배 플레이트에 의해 분리되고, 이 분배 플레이트의 기능은 층 위로부터 나오는 주 유동과 혼합될 수 있는 유체 유동을 인출 또는 주입할 수 있다.
분배 플레이트는, 일반적으로 층 바로 위로부터 나오는 유체를 집속하는 패널 (5) 로 소분할된다. 상기 플레이트는 이 플레이트의 상류측 층을 나오는 유체와 이 플레이트에 주입되는 유체간의 혼합 기능을 향상시키도록 패널로 분리된다. 각각의 패널 (5) 은, 상부 층을 지지하는 상부 스크린 (4) 또는 천공 플레이트, 및 상기 플레이트의 하류측에 위치되는 입자 층을 제공하기 위해 패널의 바닥에 있는 유체 분배기 (3) 를 포함한다.
분배기 (3) 는 스크린 또는 천공 플레이트에 의해 구성될 수 있다. 각각의 패널 (5) 은 1 개 이상의 주입 지점을 가진 공급 네트워크에 연결된다. 주입 네트워크 (6) 는, 패널 자체에 배치되고 또한 패널 자체에서 유체의 주입 또는 인출이 실시되도록 개구부를 포함하는 주입 챔버 (8) 를 공급한다.
종래 기술에 따라서, 주입 챔버 (8) 는 일반적으로 도 1 에서 볼 수 있는 바와 같이 패널 (5) 내측에 배치된다. 일부 경우에 있어서, 상부 스크린 (4) 에 상기 챔버를 배치시킴으로써 상류측에 위치되는 층의 입자 매개물에 부분적으로 침지될 수 있다.
패널의 형상은, 일반적으로 층 아래에 분배하기 전에, 층 위로부터 나오는 주 유동과 네트워크에 의해 주입되는 유체간의 양호한 혼합을 하도록 구성된다. 유체의 혼합 및 분배 특성 (quality) 은 부분적으로 패널이 분할되는 방법 및 그 개수에 따른다.
플레이트가 패널로 분할되는 방식에 있어서 다양한 변형도 가능하다.
분배 플레이트는 다양한 라인으로 구성되는 분배/집속 네트워크에 연결되고, 이 라인은 적어도 하나의 주 라인 (6) 및 부 라인 (7) 을 포함한다. 분지도가 큰, 예를 들어 3 또는 4 에 대응하는 다른 라인도 가능하지만, 본원의 설명을 간략화하기 위해 주 라인 (6) 및 부 라인 (7) 을 포함하는 네트워크로 한정한다.
종래 기술에 따라서, 주 라인 (6) 은 일반적으로 지지 스크린 (4) 에 대하여 영이 아닌 간격 (H) 으로 위치되지만, 부 라인 (7) 은 하방으로 배향된 적어도 하나의 실질적으로 수직인 세그먼트를 구비하여, 수평 라인 (6) 을 분배 플레이트의 패널 (5) 에 연결시킨다.
도 2 에서는 상부에서 볼 때, 라인의 "레이크 (rake)" 유형 네트워크의 일예를 나타낸다.
패널 (5) 은 플레이트를 대략 동일한 폭으로 된 평행한 섹터로 분할한다.
부 라인 (7) 전부는 패널 (5) 의 길이 (또는 더 큰 치수) 에 대응하는 하나의 공통의 방향으로 실질적으로 정렬된다.
주 라인 (6) 은 이 주 라인 (6) 을 따라 분배되고 또한 섹터 각각을 한정하는 상이한 지점에서 부 라인 (7) 에 연결된다. 부 라인 (7) 의 단부들에서는 패널 길이의 주요부에 걸쳐 이 패널 (5) 을 덮는 주입 챔버 (8) 를 제공한다.
도 3 에서는, 종래 기술에 따라서, 상부에서 볼 때, "문어형" 이라는 라인의 네트워크의 다른 실시예를 도시한다.
패널 (5) 은 본원에서 각진 섹터에 대응한다.
그리하여, 주 라인 (6) 은 유체를 외부로부터 칼럼의 중심까지 안내한 후, 도 3 에 도시한 바와 같이, 원형일 수 있는 분배 챔버를 통하여, 다양한 각진 섹션에 따라서 칼럼의 섹션을 가로질러 퍼지는 다양한 부 라인 (7) 사이에 상기 유체를 분배한다.
도 4 에서는 네트워크의 여러 개의 연속적인 소분할부를 사용하는 라인 네트워크의 다른 실시예를 도시한다. 주 라인 (6) 은 다른 부 칼럼을 자체 제공하는 2 개의 라인으로 분할되어, 3 분지도의 네트워크를 형성한다. 도 2 와 비교하면, 이 네트워크는 라인 (9) 에 대응하는 3 분지도를 가진다. 라인 (9) 각각은 2 개의 인접 패널 (5) 을 제공한다.
네트워크의 이러한 다양한 형상이 설명되었지만, 본 발명은 어떠한 유형의 네트워크에 적용될 수 있다. 바람직하게는, 본 발명은 도 4 에 도시된 바와 같이 다수의 분지부를 가진 네트워크에 적용될 수 있다.
도 5a 는 수평 부 라인 (7h) 의 일부를 볼 수 있는 네트워크의 상세한 도면에 대응하고; 이 수평 부 라인은 플레이트에 부착되지 않고, 그 후에 다른 수직부 (7v) 에 의해 엘보가 플레이트에 연결된다. 분배 플레이트 (4) 로부터 부 라인의 수평부 (7h) 를 분리하는 영이 아닌 간격을 H 로 나타내었다.
도 5b 는 도 5a 의 AA 를 따른 절단도이다.
도 5c 는, 본원에 따라서, 부 네트워크의 라인이 관련 플레이트에 부착되는 경우에 있어서 AA 를 따른 절단도이다. 본원에 따라서, 간격 (H) 은 라인 (7h) 직경의 1/4 에 대응한다.
도 5d 는, 부 라인이, 본원에 따라서, 분배 플레이트 (4) 에 부착되고 또한 바람직한 변형예에 따라서, 부 라인 아래에서 유체가 이동하지 않게 하는 필러 (10) 에 의해 입자 층으로부터 분리되어; 이 부 라인이 네트워크의 라인 아래에 위치된 체적을 방해하는 경우에 있어서 AA 를 따른 절단도이다.
도 6 은 본원의 여러 가지 실시형태를 도시한다. 이들의 동일한 목적은, 네트워크 및 관련 플레이트 사이에 개재되는 체적을 최소화하는 것이다.
도 6a 에서, 라인 (7h) 의 양측의 체적을 방해할 수 있는 2 개의 필러를 사용할 수 있다.
도 6b 에서, 라인 (7h) 이 놓이는 단일 U 형상의 필러를 사용할 수 있다.
도 6c 에서, 평평한 바닥으로 된 프로파일링된 라인으로 구성되는 네트워크를 사용할 수 있다.
도 7 에서는 고형 입자의 고정층을 각각 함유하는 다수의 입자 층 (2) 으로 소분할되는 칼럼 (1) 의 일부를 개략적으로 나타낸다.
도 7 에서, 바람직한 변형예에 있어서, 본원은 주 라인 (6) 및 부 라인 (7) 이 플레이트에 부착되는, 즉 간격 (H) 이 영인 경우에 적용된다.
보다 일반적으로, 네트워크가 1 ~ N 의 여러 분지도를 포함할 때, 본원은 분지부의 일부가 해당 층을 지지하는 플레이트에 부착되고, 바람직하게는 분지부 전체가 해당 플레이트에 부착됨을 보장해 준다.
상기 조건을 달성하기 어려운 어떠한 경우에 있어서, 플레이트 위에 영이 아닌 높이 (H) 에 1 ~ P-1 의 분지도가 배치된다고 가정하면, 부착 조건은 마지막의 분지도, 예를 들어 P ~ N 에 한정될 수 있다. 적어도 마지막의 분지도가 플레이트에 부착되자마자, 네트워크는 본 발명을 따른다.
실시예
본원의 중요점은, 분배 플레이트의 기저면에 대한 라인의 다양한 입면도를 도시한 도 8a 에 도시된 2 차원 형상에서 실시되는 일련의 유체역학적 산출로 설명된다. 다양한 음영으로 나타낸 구역은 입자층을 통과하는 유체의 재순환 레벨에 대응한다. 특히, 라인 아래의 흑색 구역은 무효 구역, 즉 재순환이 최대인 구역에 대응한다.
하지만, 플러그 유동에 가능한 한 근접해지는 유동, 즉 재순환이 없는 유동이 발견된다.
연구되는 형상은, 높이 및 길이보다 훨씬 더 큰 것으로 여겨지는 치수 (1 m 높이) × (1 m 폭) , 제 3 치수 또는 길이를 가진 입자층으로 구성되었다.
입자층을 구성하는 입자는, 0.6 ㎜ 직경을 가진 구형의 비다공성 입자이고 또한 32% 의 격자간 다공이 한정되었다.
0.25 m 의 직경을 가진 3 m 길이의 라인이 입자 층에 매설되었다.
라인의 최하점 (또는 하부 말단) 및 층의 바닥 (또는 하부 플레이트) 사이의 간격 (H) 은 0 ~ 0.65 m 이었다.
라인이 하부 플레이트에 부착되는 경우는, 라인 아래에 필러 (9) 가 존재하는 (H=0) 도 5d 에 대응한다.
대기 온도에서의 물의 유동은 입자 층을 통하여 하류방향으로 시뮬레이팅되었다. 액체의 속도 프로파일은 입구에서 층까지 평탄했다.
유동은 "Brinkman-Forchheimer" 모델이라는 다공성 매개물 유동 모델에 따라서 시뮬레이팅되고, 상기 모델에 대한 상세한 설명은, 예를 들어 F Benyahia 저서의 "On the modeling of flow in packed bed systems" (Part Sci Tech 22(2004), 367 ~ 378 쪽) 에서 알 수 있다.
다양한 시험 형상으로 인한 축방향 분산은 축방향 분산 계수 (Dax) 에 의해 ㎠/s 로 측정되었다.
라인을 하부 플레이트로부터 분리하는 간격 또는 높이 (H) 에 따른 Dax 변화를 도 8b 에 나타내었다.
라인이 플레이트에 접근함에 따라 축방향 분산 계수 (Dax) 가 감소, 즉 대략 3 × 10-3 ~ 2 ×10-3 ㎠/s 의 값을 통과함을 도 8b 에서 매우 명확하게 볼 수 있다.
높이 (H) 는 라인의 하부 말단에 대하여 측정되었다.
도 8b 에서 흰색으로 표시한 2 개의 지점은 본원에 대응한다. 도 8b 에서 흑색으로 표시한 다른 지점은 종래 기술에 대응한다.
하부 플레이트에서 라인을 평탄화시킴으로써, 축방향 분산 계수 (Dax) 는 2 ×10-3 ㎠/s 의 최소값에 도달하였다.
더욱이, 라인을 입자 매개물로부터 분리하는 측방향 필러를 배치하고 또한 라인 아래의 무효 체적을 더 저감시킴으로써, 축방향 분산 계수는 더 감소되어 2 ×10-3 ㎠/s 에서 1.2 ×10-3 ㎠/s 으로 저감되었다.

Claims (11)

  1. 연속적인 지지 플레이트를 구비한 다단 칼럼을 제공하는 유체 분배 장치로서,
    상기 지지 플레이트 각각은 입자 고형물의 층을 지지하고 또한 랭크 1 ~ 랭크 N 의 다수의 분지도를 가진 수평의 라인 (6, 7, 10) 에 의해 구성되는 상기 유체를 분배하는 네트워크를 가지며, 랭크 P ~ 랭크 N 까지의 라인 전체가 해당 플레이트의 기저면에 부착되며, 즉 랭크 H 가 네트워크의 하나의 라인의 하부 단부와 라인의 하류측 분배 플레이트의 기저면간의 분리 간격을 나타낸다면, 상기 랭크 H 는 해당 라인 직경의 0 ~ 1/4 범위에 있고, 상기 랭크 P 는 1 ~ N 중 하나의 값이며, 상기 마지막의 분지도 랭크 N 의 라인은 상기 기저면 바로 아래에 배치된 혼합 챔버 (8) 와 연통하는 유체 분배 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 랭크 1 ~ 랭크 N 의 분배 네트워크를 구성하는 라인 (6, 7, 10) 전부는 해당 플레이트의 기저면에 부착되는 유체 분배 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 지지 플레이트는 동일한 길이로 된 자오선 패널 형태를 가진 M 개의 섹터로 분할되고, 상기 섹터 각각은 분배 네트워크의 랭크 N 의 적어도 하나의 터미널에 의해 사용되는 유체 분배 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 지지 플레이트는 동일하게 각이 진 M 개의 섹터로 분할되고, 상기 섹터 각각은 분배 네트워크의 랭크 N 의 적어도 하나의 터미널에 의해 사용되는 유체 분배 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    랭크 P ~ 랭크 N 의 네트워크의 라인 (6, 7, 10) 의 적어도 일부에는 상기 라인 아래에 위치된 필러 (9) 가 제공되는 유체 분배 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    랭크 1 ~ 랭크 N 을 구성하는 라인 (6, 7, 10) 전부에는 상기 라인 아래에 위치된 체적을 방해하는 필러 (9) 가 제공되는 유체 분배 장치.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유체 분배 장치는, 분리될 공급물이 7 ~ 9 개의 탄소원자를 포함하는 방향족 화합물의 혼합물인 시뮬레이팅 이동층 분리 공정에 사용되는 유체 분배 장치.
  8. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유체 분배 장치는, 분리될 공급물이 노말 파라핀 및 이소-파라핀의 혼합물인 시뮬레이팅 이동층 분리 공정에 사용되는 유체 분배 장치.
  9. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유체 분배 장치는, 분리될 공급물이 노말 올레핀 및 이소-올레핀의 혼합물인 시뮬레이팅 이동층 분리 공정에 사용되는 유체 분배 장치.
  10. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 따른 장치를 사용하는 시뮬레이팅 이동층 분리 방법으로서,
    상기 장치를 통과하는 주 유체는 600 ~ 950 kg/㎥ 범위의 밀도 및 0.1 ~ 0.6 cPo 범위의 점도를 가지는 시뮬레이팅 이동층 분리 방법.
  11. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 따른 장치를 사용하는 시뮬레이팅 이동층 분리 방법으로서,
    칼럼의 층의 지점에서의 축방향 분산 계수는 3 × 10-3 ㎠/s 보다 작은 시뮬레이팅 이동층 분리 방법.
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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2961112B1 (fr) 2010-06-09 2013-09-13 Inst Francais Du Petrole Dispositif de distribution des fluides dans une colonne a lit mobile simule presentant un degre d'immersion limite au sein du lit granulaire.
FR3065173B1 (fr) * 2017-04-12 2020-06-26 IFP Energies Nouvelles Nouveau dessin des canaux de collecte et de distribution pour un procede de separation en lit mobile simule utilisant n-colonnes en serie
FR3072885B1 (fr) * 2017-10-27 2019-11-15 IFP Energies Nouvelles Nouveau systeme de distribution par panneaux meridiens pour un procede de separation en lit mobile simule utilisant n-colonnes en serie
FR3095351B1 (fr) * 2019-04-25 2022-06-24 Ifp Energies Now Dispositif de distribution par panneaux méridiens avec séparation des réseaux de collecte
CN110787485B (zh) * 2019-11-14 2021-05-14 南昌航空大学 一种制备6n级氯化钙溶液的方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030024885A1 (en) 2001-07-19 2003-02-06 Michael Ekholm Distributor/collector system

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US684412A (en) * 1901-07-10 1901-10-15 James Verner Scaife Filter-strainer.
US4378292A (en) * 1981-09-11 1983-03-29 Uop Inc. Fixed bed multiple zone fluid-solids contacting apparatus
FR2708480B1 (fr) * 1993-08-02 1996-05-24 Inst Francais Du Petrole Distributeur-mélangeur-extracteur de fluide monophasique pour lits de solides granulaires.
FR2719233B1 (fr) * 1994-04-28 1996-07-19 Inst Francais Du Petrole Procédé de séparation en lit mobile simulé à débit de recyclage constant.
AR004048A1 (es) * 1995-10-20 1998-09-30 Inst Francais Du Petrole Un dispositivo para distribuir, mezclar, y/o extraer varios fluidos en procesos de cromatografia y una columna cromatrografica que utiliza dicho dispositivo
FR2740052B1 (fr) * 1995-10-20 1997-12-19 Inst Francais Du Petrole Dispositif de collecte et de distribution d'un fluide principal pour minimiser les differences de temps de parcours
FR2782657B1 (fr) * 1998-09-02 2000-09-29 Inst Francais Du Petrole Systeme distributeur-collecteur de fluides et son procede
JP2002060760A (ja) * 2000-08-15 2002-02-26 Uop Llc オレフィン炭化水素分離方法
FR2870751B1 (fr) * 2004-05-25 2006-08-04 Inst Francais Du Petrole Procede et dispositif perfectionne de separation en lit mobile simule
US7314551B2 (en) * 2004-11-19 2008-01-01 Uop Llc Flow distribution apparatus
FR2907021B1 (fr) * 2006-10-16 2009-02-06 Inst Francais Du Petrole Procede et dispositif de separation en lit mobile simule a nombre de vannes de grand diametre reduit

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030024885A1 (en) 2001-07-19 2003-02-06 Michael Ekholm Distributor/collector system

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Publication number Publication date
TW201002409A (en) 2010-01-16
JP5264992B2 (ja) 2013-08-14
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FR2930454A1 (fr) 2009-10-30
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