KR20120017055A - 기액 접촉 컬럼들을 위한 증기 분배기 - Google Patents

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Abstract

상압 또는 진공 컬럼들에 사용하기 위한 증기 분배기는 접선방향 제1 공급물과 수직방향 제2 공급물의 우수한 혼합 및 분배를 제공하기 위한 증기 입구 디바이스 또는 증기 혼의 새로운 디자인을 포함한다. 새로운 증기 입구 디바이스는 제1 공급물을 두 개의 부분들로 분할하는 입구와, 증기의 재안내를 위한 복수의 베인들을 가지며, 이 두 개의 부분들 각각은 대향 순환 방향들로 각각의 하우징들 내에서 유동한다. 증기 분배기에 의한 공급물의 혼합 및 분배는 증기 안내판들과 혼합기가 증기 분배기내에 포함됨으로써 추가로 개선된다.

Description

기액 접촉 컬럼들을 위한 증기 분배기 {VAPOR DISTRIBUTOR FOR GAS-LIQUID CONTACTING COLUMNS}
본 발명은 컬럼 내의 증기 스트림들의 더욱 효율적인 혼합 및 균등한 분배를 위한 증기 분배기 시스템에 관한 것이다. 본 발명은 예로서, 정유소들의 중직경 내지 대직경 진공 증류 컬럼들에서 그 컬럼 내의 수직 증기 스트림과 컬럼 내로 측방향으로 공급되는 우세한 증기 체적 비율을 포함하는 공급 스트림(이하, "증기"라 지칭됨)의 양호한 혼합을 제공한다.
역사적으로, 분별 타워(fractionation tower)들, 특히, 고용량 및 대직경 분별 타워들 내에 균일한 증기 분배를 제공하는 것은 고성능 컬럼을 설계하는 가장 과제가 되는 양태들 중 하나이다. 예들은 정유소들의 진공 증류 유닛(VDU)의 플래시 영역(frash zone)에서의 증기 분배를 포함한다. 모든 타워들, 특히, 대직경 컬럼들에 대하여, 이는 증기 입구 디바이스 및 내부들을 위한 혁신적 디자인을 필요로 한다. 이런 디자인들이 다양한 다른 용례들을 위해서도 사용될 수 있다는 것을 인지하여야 한다.
양호한 혼합을 보증하는 문제를 해결하기 위해 다수의 혁신들이 이루어져 왔다. 미국 특허 제4,770,747호(1988)에서 Muller는 입구 증기 스트림의 분배를 제공하고 상기 스트림 내의 임의의 동반된 액체의 분리를 제공하도록 상압 또는 진공 컬럼 내에 접선방향으로 증기 스트림을 공급하기 위한 입구 혼(inlet horn)을 개시한다. 베인들은 제어된 방식으로 스트림의 증기 성분을 편향시키기 위해 사용된다. 미국 특허 제5,106,544호(1992)에서 Lee 등은 방향적 유동 베인들과 360도 환형 하우징을 갖는 입구 혼의 조합을 개시한다. 미국 특허 제5,605,654호(1997)에서 Hsieh 등은 분배 방식으로 증기 스트림을 공급하기 위한 일련의 포트들을 갖는 환형 하우징을 구비하는 증기 분배기를 개시한다. 미국 특허 제6,889,961호(2005)에서 Laird 등은 공급물의 와류를 감소시킴으로써 분배를 향상시키기 위해 하부 중간 전이 섹션 내에 배플들을 갖는 변형된 증기 분배기를 개시한다. 미국 특허 제6,889,962호(2005)에서 Laird 등은 컬럼을 가로질러 입구 유동의 더욱 균등한 분배를 제공하면서 임의의 액적들을 동반해제하도록 입구 공급물을 순환시키는 환형 입구 증기 혼을 개시한다. 미국 특허 제6,948,705호(2005)에서 Lee 등은 가스 스트림, 예로서, 스팀이 환형 증기 혼을 통해 컬럼 내에 공급되는 기액 접촉 장치를 개시한다. 미국 특허 제7,104,529호(2006)에서 Laird 등은 증기 분배기 장치를 개시하며, 그 증기 혼은 증기 분배기의 입구 노즐로부터 거리에 따라 그 크기가 증가하는 일련의 베인들을 포함한다. 증기 혼을 갖는 디바이스들 대부분에서, 입구 유동은 단방향적이며, 증기 공급물 상의 사이클론 효과를 갖는다. 배플들 또는 베인들은 입구 스트림의 순환 유동을 전향 또는 교란시키기 위해 사용된다. 미국 특허 제5,632,933호(1997)에서 Yeoman 등은 하우징의 내부벽의 복수의 출구들과, 컬럼의 폭을 가로지른 입구 증기 스트림의 분배를 위한 일련의 유동 안내 베인들을 갖는 환형 양방향 가스 유동 디바이스를 개시한다.
주로 증기인 측방향으로 공급된 제1 공급물이 두 개의 스트림들로 분할되는 새로운 증기 분배기가 제공된다. 측방향 공급물은 증기 입구 디바이스(또는 혼) 내로의 입구에서 두 개의 스트림들로 분할되고, 이 두 스트림들은 그후 두 개의 각각의 하우징들을 따라 반대 방향들로 이동한다. 대조적으로, 종래 기술 증기 분배기들은 통상적으로 단일 하우징을 따라 공급된 증기 공급물의 단일 스트림을 갖는다. 본 발명에서, 베인들은 측방향(제1) 공급물의 분배를 실행하기 위해 스트림들 각각을 전향시키도록 설치된다. 하우징들은 각각의 스트림들에 따라 비율화되고, 대응하는 다양한 수들의 베인들을 갖는다. 이 혁신적 디자인은 컬럼 단면적의 증기 입구 디바이스에 의한 등가 면적 또는 폐색을 효과적으로 감소시킨다. 결과적으로, 이 영역의 C-인자는 종래 기술 증기 분배기들을 사용하여 겪게되는 바와 동일한 증가를 받지 않는다.
제1 증기 공급물의 액적들은 이들이 하향 유동하는 경우 컬럼 벽들에 사이클론식으로 안내된다. 카운터-유동 디자인은 제어된 접선력이 제1 증기 공급물로부터 액적들을 분리시키는 것을 돕기 때문에 재동반을 감소시킨다. 측방향 유동 및 역방향 혼합이 감소된다.
증기 분배기 시스템의 제2 실시예에서, 새로운 증기 입구 디바이스는 혼합 및 분배를 추가로 향상시키고, 와동들을 파괴시키고, 측방향 유동들을 감소시키도록 부착된 혼합기 및 가스 안내판들과 결합된다.
본 발명 및 그 다른 목적들 및 장점들에 대한 더욱 완전한 이해를 위해, 첨부 도면들에 연계하여 이루어지는 이하의 설명을 참조한다.
도 1a는 증기 입구 디바이스를 갖는 종래 기술 증기 증류 컬럼의 일부의 사시도이다.
도 1b는 도 1a에 도시된 컬럼의 부분의 측면도이다.
도 2a는 도 1a에 도시된 종래 기술 입구 디바이스의 사시도이다.
도 2b는 도 2a에 예시된 종래 기술 증기 입구 디바이스의 상면도이다.
도 3a는 본 발명에 따른 증기 입구 디바이스의 사시도이다.
도 3b는 도 3a에 도시된 증기 입구 디바이스의 상면도이다.
도 4a는 도 3a에 예시된 새로운 증기 입구 디바이스, 도 5에 도시된 혼합기 및 도 6에 도시된 가스 안내판들을 포함하는 본 발명에 따른 증기 분배기 디자인의 일 실시예의 사시도이다.
도 4b는 도 4a에 예시된 증기 분배기 디자인의 측면도이다.
도 5는 분산 및 혼합을 위한 혼합기의 사시도, 상면도 및 측면도를 도시한다.
도 6은 가스 안내판 세부사항들을 도시한다.
도 7a는 종래 기술 증기 분배기, 혼합기 및 가스 안내판들을 갖는 컬럼의 사시도이다.
도 7b는 도 7a에 예시된 증기 분배기 디자인의 측면도이다.
비제한적인 본 발명의 예시적 실시예들이 이제 도 1 내지 도 7을 참조로 설명될 것이다. 각 디자인에서 동일한 구성요소를 나타내기 위해 동일 참조 번호가 사용될 것이며, 이 구성요소의 서로 다른 이자인들 사이의 구별을 위해 필요할 때, 예로서, 22, 22a, 22b, 22c 같이 서로 다른 수식 문자와 조합하여 사용될 것이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 증기 증류 컬럼(10)은 증기 분배기(22)를 갖는다. 증기 분배기(22)는 상기 컬럼(10)의 저부 섹션(16) 위의, 증기 혼이라고도 지칭되는 증기 입구 배관(12) 및 증기 입구 디바이스(14)를 포함한다. 증기 입구 디바이스(14)는 예로서, 복수의 구조 부재들(19)에 의해 컬럼(10)의 외피(52)에 고정된다.
본 발명의 증기 분배기(22)의 디자인의 효과는 더 작은 직경의 섹션(20) 바로 위에 있는 대직경 컬럼(10)에서의 성능의 시뮬레이션을 사용하여 결정된다. 포괄적 컴퓨터 유체 역학(CFD) 모델링이 증기 분배기(22)의 서로 다른 실시예들의 성능을 분석하기 위해 사용된다. 최초에, 증기 입구 디바이스(14)를 갖는 통상적 종래 기술 증기 분배기(22)의 서로 다른 실시예들의 성능에 대한 분석이 이루어진다. 다음에, 새롭게 설계된 입구 디바이스(14a)를 갖는 개선된, 그리고, 신규한 디자인 증기 분배기(22a)에 대해 성능이 결정된다. 그후, 입구 디바이스(14a) 및 혁신적 혼합/분산 디바이스(80)와 이퀄라이저 판들(82)을 갖는 증기 분배기(22b)의 제2 실시예에 대한 분석이 이루어지며, 이퀄라이저 판들은 증기 유동 선형화기로서 기능하고 개선된 분배를 보조한다. 이들 구성요소들 각각은 상압 또는 증기 컬럼 내의 증기 공급물 혼합 및 분배를 위해 최적화된 해법에 대해 이하에 설명된 바와 같이 선택적으로 추가로 변경될 수 있다.
이 특정 목적들은 노즐 입구 디바이스의 새로운 디자인을 통해 달성되며, 본 명세서의 내용들은 이하에 관한 것이다:
증기 유동을 위한 컬럼 단면적의 폐색을 최소화하기 위한 신규한 개선된 기계적 디자인을 개발하는 것,
과도한 동반이 증기 분배기 위에 위치된 임의의 팩킹된 베드들 아래의 측부-견인 생성물(side-draw product)들을 오염시킬 수 있기 때문에, 팩킹된 베드 같은 영역에 분배된 증기 내의 액적들의 동반을 최소화하는 것, 및
플래시 영역(32) 위로 상승할 때 제2 공급물(74)과의 컬럼(10)에 진입하는 제1 공급물(34)의 분배 및 혼합을 최적화하는 것.
이들 목적들은 장치에 대한 추가적 변경들과 함께 또는 추가적 변경 없이 다양한 증기 분배기 디자인들의 분석적 CFD 시뮬레이션들의 시퀀스를 통해 달성된다. 시뮬레이션 케이스 연구들의 목적은 (케이스 1) 종래 기술 증기 입구 장치(14), (케이스 2) 입구 디바이스(14a)를 위한 신규한 디자인을 갖는 증기 분배기(22a)의 제1 실시예 및 (케이스 3) 혼합 디바이스(80) 및 이퀄라이저 판들(82)을 갖는 입구 디바이스(14a)를 위한 신규한 디자인을 갖는 증기 분배기(22b)를 포함하는 완전히 재설계된 장치를 포괄적으로 평가하는 것이다. 최종적으로, (케이스 4) 증기 입구 디바이스(14)를 갖는 종래 기술 증기 분배기(22c)의 다른 실시예가 그후 새로운 기술의 추가적 확인을 위해 개발 및 연구된다.
증기 입구 디바이스(14)를 갖는 종래 기술 증기 분배기(22)는 이하의 특성들을 갖는다. 도 2a를 참조하면, 종래 기술 증기 입구 디바이스(14)는 외피(52) 내에서 단일의 대략 360°하우징(42) 내에 수납되며, 이 디바이스(14)는 화살표(46)로 도시된 방향으로 증기 유동의 경로를 따라 절두된다. 즉, 종래 기술 입구 디바이스(14)의 단면적은 디바이스를 따라 꾸준히 감소하고, 그래서, 증기는 점증적으로 분배된다. 외피(52)는 통상적으로 컬럼(10)의 벽의 내부면이지만 반드시 그런 것은 아니다.
이 크기의 컬럼으로의 공급물 처리량을 위해 크기설정된 노즐에서, 증기 입구 디바이스(14) 하우징의 폐색은 하우징(42) 위로 상승할 때 증기 유동을 위한 영역을 규제한다. 결과적으로, 증기 용량 인자 또는 C-인자(증기 및 액체의 표면 증기 속도 및 물리적 특성들에 기초한 타워 내의 증기 탑재량의 지시자)는 증기 입구 디바이스 하우징(42)의 고도에서 더 커진다.
디바이스 전반에 걸쳐 배치된 복수의 하향 베인들(50)은 아래로부터 상승하는 제2 공급물(74)과의 혼합 및 증기 분배를 위한 간격 고도들에서 엇걸려진다.
제1 공급물(34)은 고속으로 증기 입구 디바이스(14)에 진입하고 플래시 영역(32)의 원추 섹션 둘레에서 일 방향(46)으로 사이클론식으로 유동한다. 제1 공급물(34)이 받는 큰 접선방향 힘은 증기가 상단 스트립핑 트레이(38)에 충돌하게 하며, 이는 흑유(block-oil) 동반 및 트레이 조기 범람을 초래할 수 있다. 베인들(50)의 레이아웃은 최초 소수 베인들(50)에서 양호한 분배를 초래하고, 증기는 종래 기술 증기 분배기(22) 내의 최종 소수 베인들(50)에는 잘 분배되지 않는다. 시뮬레이션들은 증기가 종래 기술 증기 입구 디바이스(14) 위로 상승할 때 역방향 혼합 및 측방향 유동은 수집기 트레이에 진입할 때 유력해진다는 것을 보여준다.
스트립핑 증기, 제2 공급물(74)은 스트립핑 트레이들(38)로부터 플래시 영역(32)에 진입하고, 제1 공급물(34)의 힘에 기인한 중앙화된 와동에서 소용돌이친다. 제1 공급물(34)의 절단력에 기인하여 제2 공급물(74)과 제1 공급물(34) 사이의 강제 혼합이 존재하며, 결과적으로, 도 1a 및 도 1b에 예시된 종래 기술 디자인에 의한 높은 재동반 가능성(확산되지 않은 높은 국지적 공급 가스 속도들로부터 초래되는)이 존재한다.
종래 기술 증기 분배기(22)의 CFD 시뮬레이션들에 형성되는 제1 공급물(34) 및 제2 공급물(74) 양자의 유동 궤적들은 불충분한 혼합 및 측방향 유동이 종래 기술 증기 입구 디바이스(14) 위의 영역에서 열악한 분배를 초래한다.
도 3a 및 도 3b를 참조하면, 증기 입구 디바이스(14a)의 새로운 디자인을 갖는 새로운 증기 분배기(22a)의 아키텍쳐는 종래 기술 증기 분배기(22)의 것과는 다르다.
도 4a 및 도 4b는 실시예의 디자인의 세부사항들을 도시한다. 도 3a는 새로운 증기 분배기(22a)의 하우징(42a)의 디자인의 단순화된 예시도이다. 종래 기술 실시예들의 단일 하우징(42)과는 대조적으로, 새로운 실시예에서, 두 개의 하우징들(60, 62)로 분할된다. 분할 하우징 디자인은 제어된 대향력을 생성함으로써 제1 공급물(34)의 모멘텀의 현저한 감소를 초래한다. 본질적으로, 증기 제1 공급물(34)은 분할된 노즐(44a)에서 두 개의 분리된 스트림들(70, 72)로 입구(44a)에서 분할되며, 이는 그후 대응하는 별개의 하우징들(60, 62)로 유동한다. 도 3a 내지 도 3b에 도시된 실시예에서 볼 수 있는 바와 같이, 하우징들(60, 62)은 바람직하게는 서로 다른 스트림들(70, 72)을 수용하도록 서로 다른 크기들로 이루어진다. 하우징들(60, 62)은 서로 다른 부분들을 가지며, 대응적으로 서로 다른 수들의 베인들(50a)을 가질 수 있다는 것을 인지할 수 있을 것이다. 별개의 하우징들(60, 62)을 포함하는 이 혁신적 디자인은 증기 입구 디바이스(14a)에 의해 등가 면적 또는 폐색을 효과적으로 감소시킨다. 동일 입구 노즐 및 컬럼 크기의 종래 기술 실시예들의 단일 하우징(42)에 의한 폐색에 비교할 때, 새로운 증기 분배기(22a)에 의한 폐색은 통상적으로 30%보다 많이 감소된다. 따라서, 처리량을 수용하기 위한 현저히 더 큰 노즐 입구(44a)에서도, 컬럼(10) 단면적은 도 3a 및 도 3b에 예시된 새로운 디자인에서는 희생되지 않으며, 즉, 이 영역 내의 C-인자는 도 2a 및 도 2b에 예시된 종래 기술 디자인에서 겪는 현저한 증가를 받지 않는다. 결과적으로, 본 발명은 컬럼(10)의 직경을 확장시킬 필요 없이, 그리고, 상기 컬럼(10)의 단면적의 폐색의 어떠한 증가도 유발하지 않고 노즐 입구(44)의 증가된 크기를 갖는 컬럼 디자인들을 가능하게 한다.
종래 기술에서, 제2 공급물(74)은 아래의 스트립핑 트레이들(38)로부터 플래시 영역(32)에 진입하며, 제1 공급물(34)의 힘에 기인하여 중앙화된 와동 내에서 소용돌이치며, 결과는 제1 공급물(34)과 제2 공급물(74) 사이의 제한된 상호작용 또는 열악한 혼합이다.
새로운 증기 입구 디바이스(14a) 내의 모든 베인(50a)은 제1 공급물(34)을 균일하게 분배하고 컬럼(10)의 그 부분의 전체 단면적 전반에 걸쳐 제2 공급물(74)과 이를 균등하게 혼합하도록 유동 전환 및 혼합을 최적화하도록 설계된다. 선택된 베인들(50a)은 제1 공급물(34)이 아래의 스트립핑 트레이들(38)에 충돌하는 것을 방지하도록 공기역학적 디자인을 위해 맞춤화될 수 있다.
새로운 증기 입구 디바이스(14a)의 모든 베인들(50a)의 조합은 전체 하우징(42a) 전반에 걸쳐 제1 공급물(34)을 분배한다. CFD 시뮬레이션은 종래 기술 디자인들에 비해 분배 품질의 두드러진 개선이 존재한다는 것을 보여준다. 선택 베인들(50a)의 맞춤화된 공기역학적 디자인 및 새로운 증기 입구 디바이스(14a)를 갖는 컬럼(10) 전반에 걸친 개선된 분배 품질의 조합은 종래 기술 디자인에서보다 덜 극심한 제1 증기 공급물(34)의 접선방향 힘에 의해 컬럼 벽, 외피(52)를 향해 공급 액적들의 대부분이 추진되게 한다. 후속하여, 제1 공급물(34) 내의 액적들은 스트립핑 트레이들(38)에 충돌하지 않고 스트립핑 섹션(30)으로 하향 유동한다.
제어된 접선방향 힘은 제1 공급물(34)로부터의 액체 입자들의 분리를 도우며, 따라서, 동반을 감소시킨다. 마지막으로, 측방향 유동 및 역방향 혼합은 조합된 제1 공급물(34) 및 제2 공급물(74)이 새로운 증기 입구 디바이스(14a) 위로, 그리고, 그 위의 영역 내로 상승할 때 감소된다.
증기 분배기 시스템(22b)의 제2 실시예는 혼합기(80) 및 판들(82)과 결합된 새로운 증기 입구 디바이스(14a)를 갖는다. 제2 실시예(22b)는 실시예(22a) 단독의 사용에 비해 개선된 성능을 나타낸다. 개선된 디자인은 이하의 특징들을 가지며, 최적화된 시스템을 나타낸다.
도 5에 예시된, 혼합기(80)는 하우징(42a) 레벨에, 그 아래에 또는 그 위에 배치된다. 혼합기(80)는 배플(81)의 각 측부에 배치된 복수의 경사진 증기 안내 베인들(83)을 갖는 십자형 수직 배플들(81)로 이루어진다. 증기를 반대 방향들, 즉, 타워 중심을 향해 내향하는 하나의 측부(84) 및 외피를 향해 외향하는 다른 측부(85)로 추진하는 증기 안내 베인들(83)은 평탄하거나, 주름진 판들일 수 있다. 혼합기(80)는 컬럼 단면을 가로질러 균일하게 상승하는 증기를 분산시키고, 제1 공급물(34)을 갖는 중앙화된 제2 공급물(74)의 혼합 및 분산을 제공하도록 정적 혼합 디바이스 및 와동 파괴기로서 기능한다. 혼합기는 2차 수직 증기 스트림(74)과 함께 또는 없이 사용될 수 있다.
도 6을 참조하면, 복수의 Z-형(87) 증기 안내판들(82)은 통상적으로 증기 분배기(22b) 위에 배치된다. 판들(82)은 컬럼(10) 중심선을 가로질러 대칭적으로 배치되며, 측방향/수평방향 유동을 방지하고 궁극적으로 증기 입구 디바이스(14a) 위의 영역으로의 증기의 분배를 균등화하기 위한 증기 "선형화기들"로서 작용한다.
도 4a 및 도 4b는 새로운 증기 입구 디바이스(14a), 혼합기(80) 및 판들(82)의 조합을 포함하는 증기 분배기(22b)의 실시예를 예시한다.
도 7a 및 도 7b를 참조하면, 증기 분배기(22c)의 제3 실시예는 혼합기(80) 및 판들(82)과의 종래 기술 증기 입구 디바이스(14)의 조합을 갖는다. CFD 시뮬레이션들은 새로운 증기 입구 디바이스(14a)의 사용에 독립적으로 혼합기(80) 및 판들(82)을 포함시키는 것과 유사한 효과를 보여준다. 효과적으로, 본 발명의 실시예(22b)에서와 같이, 혼합기(80)는 상승하는 증기의 혼합 및 분산을 제공하고, 판들(82)은 측방향/수평방향 유동을 방지하고 분배를 균등화하기 위한 증기 "선형화기들"로서 작용한다.
요약하면, 본 발명의 증기 분배기의 새로운 디자인은 기액 접촉 또는 증류 컬럼의 동작에 다수의 이득들을 제공한다.
대향된 회전 방향들로 유동하고 그에 의해 이들이 상호작용할 때 회전 모멘텀을 서로 감소시키는 두 개의 스트림들로 측방향 공급된 증기 스트림의 분할은 혼합된 공급물들의 사이클론 소용돌이를 감소시킴으로써 벽들 아래로 유동하는 액체 상의 증기 유동의 힘을 감소시키며, 그래서, 아래의 트레이형 섹션 내의 액체의 재동반 및 조기 범람을 방지 또는 감소시킨다.
증기 분배기를 통해 도입된 측방향 공급의 사이클론 작용은 각 공급물 내에 포함된 임의의 액적들의 효율적 분리를 제공한다.
이는 종래 기술 증기 분배기들에 비교시 컬럼의 단면적을 가로지른 입력 증기 스트림들의 개선된 혼합 및 분배가 존재한다.
[참조 문헌들]
미국 특허 문헌들
7104529 2006년 9월 Laird 등 261/79.2
6948705 2005년 9월 Lee 등 261/79.2
6889962 2005년 5월 Laird 등 261/79.2
6889961 2005년 5월 Laird 등 261/79.2
5632933 1997년 5월 Yeoman 등 261/109
5605654 1997년 2월 Hsieh 등 261/79.2
5106544 1992년 4월 Lee 등 261/79.2
4770747 1988년 9월 Muller 202/176

Claims (8)

  1. 기액 접촉 컬럼에 사용하기 위한 증기 분배기에 있어서,
    제1 증기 공급물은 상기 컬럼 내로 측방향으로 공급되고,
    제2 증기 공급물은 상기 증기 분배기 아래의 컬럼의 부분으로부터 수직방향으로 상승되며,
    상기 증기 분배기는 증기 입구 배관을 구비하고, 그 노즐은 상기 제1 증기 공급물을 두 개의 하우징들 및 복수의 베인들을 포함하는 증기 입구 디바이스 내로 공급하며,
    상기 노즐은 두 개의 개구들로 분할되고, 상기 두 개의 개구들 중 하나의 개구는 상기 제1 증기 공급물의 일부를 제1 하우징을 따라 이동하는 제1 스트림으로서 안내하고, 두 번째 개구는 상기 제1 증기 공급물의 잔여 부분을 제2 하우징을 따라 안내하며,
    상기 하우징들은 상기 컬럼의 벽들에 긴밀하게 인접하게 배치되며, 상기 제1 증기 공급물의 상기 제1 부분 및 상기 제2 부분의 유동의 방향들이 또한 대향되도록 상기 컬럼의 내부 둘레에서 반대 방향들로 수평으로 진행하고,
    상기 베인들은 상기 컬럼의 상기 단면적을 가로질러 상기 제1 증기 공급물을 분배하도록 상기 제1 증기 공급물의 유동을 재안내하는 증기 분배기.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 제1 증기 공급물은 두 개의 분리된 스트림들로 분할되는 증기 분배기.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 제1 하우징 및 상기 제2 하우징은 제1 증기 공급물의 상기 제1 스트림 및 상기 제2 스트림의 부분들을 수용하도록 비율화되는 증기 분배기.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 베인들은 각 베인의 증기 분배 및 혼합 기능을 향상시키도록 점증적으로 서로 다른 치수들을 갖는 증기 분배기.
  5. 제 3 항에 있어서, 상기 제1 하우징 및 상기 제2 하우징 각각 내의 베인들의 수는 각각의 스트림들의 서로 다른 유동들을 수용하도록 비율화되는 증기 분배기.
  6. 증기 분배기와 증기 혼합기의 조합인 증기 분배기에 있어서,
    상기 증기 분배기는 종래 기술 증기 분배기들과 제 1 항에 따른 증기 분배기 중에서 선택되고, 상기 혼합기는 상기 증기 분배기의 부근에 고정되며, 정적 혼합기, 분산 디바이스 및 와동 파괴기로서 기능하는 증기 분배기.
  7. 증기 분배기와 가스 안내판들의 조합인 증기 분배기에 있어서,
    상기 증기 분배기는 종래 기술 증기 분배기들과 제 1 항에 따른 증기 분배기 중에서 선택되며, 상기 가스 안내판들은 상기 증기 분배기 바로 위에 또는 상기 증기 분배기의 상단에서 트레이의 저부 중 하나에 고정됨으로써, 상기 트레이의 폭을 가로질러 더욱 균등하게 분배되는 증기를 발생시키는 측방향 유동들을 최소화하는 증기 분배기.
  8. 증기 분배기, 증기 혼합기 및 가스 안내판들의 조합인 증기 분배기에 있어서,
    상기 증기 분배기는 종래 기술 증기 분배기들과 제 1 항에 따른 증기 분배기 중에서 선택되는 증기 분배기.




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Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2380645B1 (en) * 2010-04-23 2014-05-07 Neste Oil Oyj Feed distribution device for a separation column
EP2807338A4 (en) 2012-01-03 2016-03-09 Exxonmobil Upstream Res Co METHOD FOR PRODUCING HYDROCARBONS WITH CAVEMONS
US9266035B2 (en) * 2012-09-06 2016-02-23 Exxonmobil Research And Engineering Company Distillation tower feed device
AU2013338517B2 (en) 2012-11-05 2016-05-12 Exxonmobil Upstream Research Company Decreasing maldistribution in separation towers
EA034637B1 (ru) * 2013-02-19 2020-03-02 Мортен Мюллер Лтд. Апс Смешивающее устройство с тангенциальными впусками для емкостей с двухфазным потоком
EP2939723A1 (de) * 2014-04-30 2015-11-04 Linde Aktiengesellschaft Einrichtung zum Einleiten eines fluiden Mediums in einen Behälter
EP3221022B8 (en) 2014-11-17 2020-03-04 ExxonMobil Upstream Research Company Distillation tower with a liquid collection system
US9410750B1 (en) * 2015-01-23 2016-08-09 Technip Process Technology, Inc. Gas distributor for heat exchange and/or mass transfer column
CN106861490B (zh) * 2017-03-28 2019-09-20 山西超牌煅烧高岭土有限公司 配浆机及配浆***
US10427113B2 (en) 2017-07-18 2019-10-01 Cnh Industrial Canada, Ltd. Horizontal product distribution system using static baffles in a distributor
CN108480057B (zh) * 2018-05-03 2019-12-13 河南理工大学 一种浮选矿浆预处理装置
EP3689433A1 (en) * 2019-01-29 2020-08-05 Yara International ASA High pressure strippers for use in urea plants
US11878260B1 (en) * 2022-07-30 2024-01-23 Chevron U.S.A. Inc. Three phase separation in a distillation column
CN117563279B (zh) * 2024-01-15 2024-03-19 山东长信化学科技股份有限公司 一种液相脱气处理装置

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR19990087089A (ko) * 1996-02-21 1999-12-15 브래들리 이. 해독크 증기 분배 향상 방법 및 장치
KR20010081961A (ko) * 2000-02-12 2001-08-29 이계철 비대칭디지털가입자회선 모뎀을 역방향으로 이용한 실시간원격 감시 시스템 및 그 방법
US20050029686A1 (en) * 2003-08-06 2005-02-10 Laird Dana G. Fluid stream feed device for mass transfer column
US6997445B2 (en) * 2001-07-26 2006-02-14 Total Raffinage Distribution S.A. Method and device for introducing a liquid-vapor mixture into a radial feed cylindrical fractionating column

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2202164B (en) * 1987-02-20 1991-04-03 Sartorius Gmbh Testing fluid filter apparatus
US4770747A (en) * 1987-10-21 1988-09-13 Mobil Oil Corporation Vapro liquid deentrainment apparatus
US4909967A (en) * 1988-11-03 1990-03-20 Glitsch, Inc. Liquid distributor assembly for packed tower
US5106544A (en) * 1990-01-31 1992-04-21 Glitsch, Inc. Method of and apparatus for vapor distribution
US5632933A (en) * 1993-08-04 1997-05-27 Koch Engineering Company, Inc. Method and apparatus using guide vanes for vapor distribution in mass transfer and heat exchange columns
US5464573A (en) * 1994-05-09 1995-11-07 Koch Engineering Company, Inc. Liquid collector-distributor with integral exchange column and method
US6098965A (en) * 1996-06-04 2000-08-08 Fluor Corporation Reactor distribution apparatus and quench zone mixing apparatus
DE60314502T2 (de) * 2002-04-03 2007-10-31 Koch-Glitsch, LP, Wichita Verfahren und vorrichtung zum erleichtern einer gleichmässigeren dampfverteilung in stoff- und wärmeaustauschkolonnen
US6948705B2 (en) * 2003-10-07 2005-09-27 Amt International, Inc. Gas/liquid contacting apparatus
US7104529B2 (en) * 2003-11-17 2006-09-12 Koch-Glitsch, Lp Method and apparatus for facilitating more uniform vapor distribution in mass transfer and heat exchange columns
CN201047277Y (zh) * 2007-06-15 2008-04-16 新疆石油管理局采油工艺研究院 蒸汽分配器

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR19990087089A (ko) * 1996-02-21 1999-12-15 브래들리 이. 해독크 증기 분배 향상 방법 및 장치
KR20010081961A (ko) * 2000-02-12 2001-08-29 이계철 비대칭디지털가입자회선 모뎀을 역방향으로 이용한 실시간원격 감시 시스템 및 그 방법
US6997445B2 (en) * 2001-07-26 2006-02-14 Total Raffinage Distribution S.A. Method and device for introducing a liquid-vapor mixture into a radial feed cylindrical fractionating column
US20050029686A1 (en) * 2003-08-06 2005-02-10 Laird Dana G. Fluid stream feed device for mass transfer column

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