流体取入装置、使用およびリトロフィット方法
液体と気体の混合物を容器５内に導入することに適している流体取入装置１であって、流体取入装置１が、液体と気体の混合物を受けるための取入端部１２を備える取入フローチャネル、および複数の曲線状のガイディング翼２０を備え、各翼２０が、取入フローチャネルの取入端部に向かって延びる遮断部分２２と、曲線状の翼のほぼ凸状の側面およびほぼ凹状の側面を画定する外向きに方向付けられた偏向部分２５とを備え、２つの連続する翼の偏向部分２５が、取入装置の排出チャネルを形成し、かつ排出チャネル内での気体流の主方向を画定しており、少なくとも１つの翼２５が、気体流方向に対して斜めの液体キャッチャ４０を備える流体取入装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体と気体の混合物を容器内へ導入することに適した流体取入装置、このような装置の使用法、流体取入装置をリトロフィットする方法、および液体キャッチャチャネルに関する。
【背景技術】
【０００２】
上流または下流の石油およびガス産業、化学および石油化学産業での多くの設備において、液体と気体の混合物を処理容器内に導入することが必要とされている。容器は、流れを、たとえば石油および／または水を含む自然の気体流を液体流および気体流に分離するように設計された、分離容器であってよい。容器はまた、その中で気体および液体が、熱または物質を交換するために対向流で接触される気体／液体接触容器であってよい。このような気体／液体接触容器の例は、分留または蒸留カラムであり、特定の例は、真空蒸留カラムである。
【０００３】
明細書および特許請求の範囲において、「気体」という単語は、気体および蒸気を称するために使用される。
【０００４】
英国特許明細書第１ １１９ ６９９号は、液体と気体の混合物を蒸留カラム内へ導入するための、流体取入装置を開示している。
【０００５】
知られている流体取入装置は、液体と気体の混合物を受けるための取入端部を有する取入フローチャネル、および取入フローチャネルに沿って前後に配置された複数の曲線状のガイディング翼を備え、各翼は、取入フローチャネルの取入端部に向かって延びる遮断部分、および外向きに方向付けられた偏向部分を備える。各翼の遮断および偏向部分は、翼が、混合された供給流の一部を遮断および偏向するように、かつ慣性および遠心力によって液体と蒸気の間の分離を行うことが可能であるようにして配置される。
【０００６】
通常動作中、気体と液体の混合物が、取入装置の取入端部と流体的に連通している、カラムの取入ノズルに供給される。翼は、混合物を外向きに偏向させるように曲げられている。流れの方向の変化は、液体が翼の凹状の表面上へ押しやられ、それによって、凹状の表面上に液体に富んだ流れを、および２つの翼の間の排出チャネルの残りの部分の中に気体に富んだ流れを形成することで、混合物の（事前の）分離を生じさせる。流れが排出チャネルを離れた後、液体に富んだ流れが重力の影響下でカラム内を下向きに移動し、一方、気体に富んだ流れがカラム内を上向きに流れる。知られている装置の特定の実施形態では、液体捕捉チャネルが、翼に沿った主流方向に対して垂直に、翼の後縁に配置されている。このチャネルは、横向きに、すなわち主流方向に対して垂直に、翼によって分離された液体のすべてを排出する働きをする。
【０００７】
分離流取入装置の重要なパラメータは、気体内の全残存液体巻込み量、すなわち、上向きに流れる気体の残存液体含有量である。液体含有量の一部分は、取入装置内での不完全な分離によるものである。しかし、別の部分は、すでに分離された液体の再巻込みによるものであり、この再巻込みは、気体および液体の流れが取入装置を離れる領域内で一般に生じる。
【０００８】
再巻込みは、下流装置に対するより大きな液体負荷を呈するため、蒸留および分離の適用例を含めて、一般の関心事である。翼の凹状の側面上ですでに分離された、理想的には容器の底部へ向かって進むべきである液体が、まだ気体とともに上向きに搬送されるため、再巻込みは、取入装置の全体的な分離効率を低下させる。
【０００９】
一般に、再巻込みは、高速では増加することが予想される。このことは、たとえば沖合施設での、コストおよび占有面積の視点での、たとえば容器サイズの減少の結果となる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
知られている流体取入装置が、その発明以来成功して適用されてきたが、低い巻込み量で、およびしたがって現在可能であるよりも良好な全体分離効率で動作することができることが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明によると、液体と気体の混合物を容器内に導入することに適した流体取入装置であって、
液体と気体の混合物を受けるための取入端部を有する取入フローチャネル、および
取入フローチャネルに沿って前後に並べて配置された複数の曲線状のガイディング翼を備え、各翼が、取入フローチャネルの取入端部に向かって延びる遮断部分と、長手方向の縁部の間に延びる後縁部を有し、曲線状の翼がほぼ凸状の側面およびほぼ凹状の側面を有する外向きに方向付けられた偏向部分とを備え、２つの連続する翼の偏向部分が、取入装置の排出チャネルを形成し、
少なくとも１つの翼が、その偏向部分の長手方向の縁部の１つまたは両方の少なくとも一部分に沿って液体キャッチャチャネルを備える。
【００１２】
出願人は、すでに分離された液体を気体内に再巻込みする顕著なメカニズムが知られている翼の縁部で、特に翼の偏向部分の後端部で生じることを理解した。
【００１３】
この再巻込みは、液体膜が翼上に存在するおよび／またはその縁部から液体が翼を離れるところの、縁部を横切る気体流によって生じる。
【００１４】
知られている取入装置内の気体の大部分は、主気体流がほぼ水平方向であるとき鉛直方向である、翼の端縁部を横切って流れる。従来技術では、たとえば、ＧＢ １ １１９ ６９９および国際公開第ＷＯ２００５／０１８７８０号において、鉛直方向後縁部に沿って鉛直方向の液体キャッチャチャネルを配置することによって巻込量を低下させることが試みられていた。しかし、このような鉛直方向の構造の存在自体が、気体流の主方向に対して垂直な配向による気体流の撹乱のため、再巻込みの原因となることを出願人は見出した。また、チャネルの上側端部が閉鎖されている場合でさえも、液体が鉛直方向のチャネルの上側の部分から押し出され、再巻込みされることに至る、鉛直方向のキャッチャカナル内の液体上に上向きの力があることを、出願人は見出した。
【００１５】
縁部はまた、長手方向縁部、すなわち、実質上翼に沿った気体流の主方向内にある縁部であってもよい。長手方向縁部上での気体の直交流が、特に高い取入速度で、実用上主流である複雑な流れパターンで生じる可能性がある。たとえば、供給混合物を水平方向に受け、カラム内で実質上水平方向に分離された気体と液体の流れを導入する、流体取入装置の特に実用上重要な場合では、翼の長手方向上側のおよび下側縁部が、同様に実質上水平方向に方向付けられ、長手方向縁部を上向きに横切る気体流が、翼上の液体膜からいくらかの液体を解放することができる。０.１から数ミリメートルの直径を有する比較的大きな液体小滴が、局所的に高い気体速度によってこのようにして再巻込みされることがある。
【００１６】
ドイツ国特許出願第ＤＥ １０ ２００４ ０１８ ３４１ Ａ１号は、その中に液体キャッチャポケットが、翼の上側の水平方向の縁部に沿って配置されているほぼ水平方向の翼取入装置を開示している。これは、翼上を上向きに流れる流体が上向きの方向に翼を離れることを防止するためである。
【００１７】
出願人は、液体キャッチャチャネルが再巻込みを防止するための適切な手段であることをさらに理解した。液体が捕捉され、かつ気体の少なくとも一部分が液体がそこから運び去られることができる縁部上を直交して流れないように、キャッチャ縁部によって翼の側面に向かって少なくとも部分的にガイドされる。液体キャッチャチャネルという表現は、チャネル様の構造によって定義されるような方向に翼上の液体流を気体流の主方向からそれさせる、何らかの手段を含むものである。
【００１８】
適切には、仮想線が、せいぜい７５度以下、好ましくは６５度以下の角度だけ、気体流の主方向からそれる。７５度よりも大きい角度では、気体流の撹乱によるおよび／または上向きの方向にキャッチャチャネルから押し出される液体による再巻込量の機会が、高くなりすぎる。適切には、角度は、少なくとも１０度以上、好ましくは２０度以上、より好ましくは、３５度以上などの、３０度以上である。
【００１９】
適切には、キャッチャチャネルの少なくとも上流位置が、実質上翼の縁部である。上流端部は、翼から外側にいくらか延びてもよい。
【００２０】
好ましくは、液体キャッチャチャネルが、翼の縁部の少なくとも一部分に沿って延びている。
【００２１】
特定の実施形態では、通常動作中の気体流の主方向が、水平方向であり、かつ翼の偏向部分が上側縁部および下側縁部の間に延び、上流位置が下側縁部から第１の距離にあり、下流位置が下側縁部から第２の、より小さい距離にある。
【００２２】
好ましい実施形態では、流体取入装置が、箱様の構造を画定する壁を備え、液体キャッチャチャネルが、箱様の構造から延びる翼の部分上に配置され、かつ、その上流位置でのキャッチャチャネルが、壁の１つに対して密封的に配置されている。
【００２３】
適切には、翼の偏向部分の幅が下流方向に減少している。
【００２４】
特定の実施形態では、複数の液体キャッチャチャネルが、翼上に配置されている。
【００２５】
さらなる特定の実施形態では、気体流の主方向と異なる方向にずれた２つの液体キャッチャチャネルが配置されている。この実施形態は、たとえば、液体が翼の中央線に向かって２つの液体キャッチャチャネルによってガイドされることができるように、それらの排出チャネル開口が下向きに配置されている流体取入装置内の翼の特定の使用法のものであってよい。
【００２６】
あるタイプの実施形態では、液体キャッチャチャネルが、翼の凸状の側面の後ろの第１チャネル縁部から、翼の偏向部の平面内の第２のチャネル縁部へ、またはその平面を越えて翼の凹状の側面に向かって延びてもよい。
【００２７】
翼の凸状の表面の後ろのチャネル縁部が、凸状の表面に取り付けられてもよい、特に密封的に取付または接続されてもよい。
【００２８】
翼の凸状の表面の後ろの長手方向チャネル縁部が、凸状の表面とともにスリットを形成することも可能である。このような実施形態では、縁部が翼の上側縁部である場合、捕捉された液体はまだ、チャネルに沿って搬送および排出されることになるが、気体は、スリットを通って下向きに逃げることができる。縁部が下側縁部である場合、スリットは液体キャッチャチャネルが液体でいっぱいになる可能性がある場合にオーバーフロー排出口を提供することができる。
【００２９】
別のタイプの実施形態では、液体キャッチャチャネルが、翼の縁部と接続または一体に形成されている。
【００３０】
また、適切には、液体キャッチャチャネルが、翼の後端部の下流端部まで、または翼の後縁を越えて延びる下流端部を有する。液体キャッチャチャネルを翼を越えて延長することによって、液体が、気体速度がずっと小さい領域内へガイドされることができる。液体キャッチャチャネルの下流部分もまた、容器内への液体解放の方向を変更するように配置されてもよい。たとえば、流体取入装置内の主流方向が水平方向である場合、適切には急ではないが、下流部分が下向きに方向付けられることができる。
【００３１】
チャネルは、角度の付いた輪郭形状、たとえば、逆Ｌ字、Ｖ字、またはＵ字形状によって特に形成されることができる。別の可能性は、チャネルが、その長手方向部分がその長さに沿って切り取られた管である、管状のセクションの形状を有することである。
【００３２】
本発明による流体取入装置では、翼の少なくとも１つの偏向部分が、液体キャッチャチャネルを備える長手方向縁部を有してもよい。
【００３３】
本発明の流体取入はまた、上下に重ねられた少なくとも２つの翼の梯子を有してもよく、液体キャッチャチャネルが、上側の翼の下側縁部、下側の翼の上側縁部のうちの少なくとも１つに沿って配置されている。
【００３４】
本発明による流体取入装置は、液体と気体の混合物を、気体液体接触容器内に、特に特に蒸留カラム、より詳細には高真空蒸留カラム内または、分離容器内に導入するための流体取入装置として使用されてもよい。
【００３５】
本発明は、流体取入装置が、液体と気体の混合物を受けるための取入端部を有する取入フローチャネル、および取入フローチャネルに沿って前後に並べて配置された複数の曲線状のガイディング翼を備え、各翼が、取入フローチャネルの取入端部に向かって延びる遮断部分、曲線状の翼のほぼ凸状の側面およびほぼ凹状の側面を画定する外向きに方向付けられた偏向部分を備え、２つの連続する翼の偏向部分が、取入装置の排出チャネルを形成し、かつ排出チャネル内での気体流の主方向を画定している、
液体と気体の混合物を容器内に導入することに適した流体取入装置をリトロフィットする方法であって、
少なくとも１つの翼に、翼に対して上流位置から下流位置へ延びる液体キャッチャチャネルを提供するステップを含み、上流位置と下流位置の間の翼に沿った仮想線が、気体流の主方向からずれている、方法をさらに提供する。
【００３６】
適切には、このことは、翼に翼端部部分を接続し、液体キャッチャチャネルの少なくとも一部分が、翼端部部分上に配置されることによって行われる。
【００３７】
本発明は、本発明のリトロフィットする方法において、既存の流体取入装置の翼上に装着されるように構成された複数の液体キャッチャチャネルをさらに提供する。
【００３８】
本発明を、より詳細に、添付の図面を参照にして説明する。
【００３９】
同じ符号が、異なる図面で使用されているところでは、ときどきａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅを追加することによって、これらは、同じまたは類似の対象を称する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４０】
鉛直カラム５内に装着された、事前に分離され、かつ断面上に比較的均一に分布された液体／気体混合物をカラムの処理ゾーン６内に導入する働きをする流体取入装置１を概略的に示している図１を参照する。
【００４１】
流体取入装置１は、それを通って液体と気体の混合物が受け入れられることができるカラム５の取入ノズル１２と流体的に連通している取入端部１０を有する、細長い取入フローチャネル８を備える。図示されている実施形態の取入フローチャネルは、上側および下側壁板１４、１５の間で鉛直カラム５内を水平方向に延びている。曲線状のガイディング翼２０が、その２つの側面が一連の翼を備える箱様の構成が得られるように、取入フローチャネル８に沿った両横側面に２列で前後に並んで配置されている。各翼は、取入フローチャネルの取入端部１０に向かって延びている遮断部分２２、および上側縁部３０と下側縁部３１の間を後縁３２へ延びている後端部２７を有する、外向きに（流体取入装置から出て容器内部へ）方向付けられた偏向部分２５を備える。後端部は一般に、流体分離の大部分がそこで行われた、その下流部分であり、しばしば、これは、壁１４、１５によって画定された箱様の構造から延びる部分である。
【００４２】
偏向部分２５が、各翼の凸状および凹状の側面を画定している。図１における凹状の側面は、一般に、流体取入装置の取入端部に面した側面である。２つの連続する翼２０の偏向部分２５が、取入装置の排出チャネル３５を形成する。排出チャネルは、翼に沿った気体流３７の主方向を画定し、主方向は、図示されているように、取入装置内の水平平面内にある。翼の前端部および後端部は、平面状であってよいが、それらのそれぞれまたは両方はまた、曲線状であってもよい。
【００４３】
本明細書で使用されるときの「気体流の主方向」という表現は、流出中の気体および液体の経路が周囲の装置によって影響されないように、流体取入装置が大きな開空間内に配置されたとき、気体流が翼の凹状の側面に沿って動作中に流れる方向を示す。鉛直カラム内での動作中、翼の排出部分内の気体流の方向が、カラム内の圧力分布および近くのカラム壁の存在によってすでに影響されていることは明らかであろう。通常、気体は、水平方向にではなく、カラム内での翼の正確な位置および動作パラメータに依存する上向きの速度成分を有して離れる。
【００４４】
矢印３７はまた、特定の翼に対する下流方向を概ね示している。
【００４５】
本発明による液体キャッチャチャネルの例が、図１で符号４０によって全体的に示されており、かつ図２〜８を参照にしてより詳細に説明される。
【００４６】
他の内部部品（図示せず）が、特定の用途に応じてカラム５内に配置されることができる。分離カラムの場合、１つまたは複数のワイヤメッシュ、翼パック、および／または遠心液体分離器のような一体化装置が、たとえば、欧州特許第ＥＰ ０ １９５ ４６４ Ｂ１号から知られている構成で設置されてもよい。
【００４７】
高真空カラム内に流体取入装置を設置する場合、装置は、ウォッシュベッドの下に設置されてもよい。
【００４８】
流体取入装置１の通常動作中、気体と液体の混合物が、取入ノズル１２を通り取入端部１０を介して、ほぼ水平方向に延びるチャネル８内に供給される。翼２０のそれぞれが、供給流の部分を遮断し、かつ横方向外向きに偏向させる。両側面上の第１の翼すなわち、取入端部１０に最も近い翼が、混合された供給流内に配置されているため、翼が供給流の部分を遮断および偏向させ、一方、供給流の残りの部分が、取入チャネル８に沿って持続する。この残りの部分が、次の翼とうまく出会い、次の翼がそれぞれ、供給流の一部分を遮断および偏向させる。流れが、最後の翼によって最終的に捕捉および偏向されるまで徐々に小さくなるように、次の各翼の前縁部は、前のものとずれている。
【００４９】
翼が曲線状の形状を有するため、慣性および遠心力の結果、液体粒子が翼表面に当たり、液体と蒸気の分離が同時に行われる。液体が、翼の凹状の表面上のかなりの液体流に集まる。
【００５０】
図１に示されている２方向に動作する実施形態では、気体の主流方向は、一般に水平面内である。
【００５１】
本発明による翼２０の実施形態を翼の凹状の側面上への透視図で示している図２を参照する。
【００５２】
翼２０は、真直ぐな遮断部分２２と、曲線状の部分および真直ぐな後端部２７を備える偏向部分２５とを有する。曲率半径は、一般に取入ノズルのサイズに応じて選択される。上流および訓練端部の間の角度は、通常、７０から１１０度の間、好ましくは、実質上９０度など、８０から１００度の間である。液体キャッチャチャネル４０が、その上側縁部３０の所の翼２０上の上流位置４２から、後縁３２の所の下流位置４４ａへ、延びている。上流および下流位置は、気体流の主方向３７に沿って分離されている。チャネルはまた、破線で示されているように後縁を越えて下流位置４４ｂへ延びることができる。チャネルは、４４ｃで示されているように下側縁部３１の下にさらに配置されてよい。後縁を越えて延びる端部部分はまた、部分的に曲線状であってよく、および／または翼の後端部の平面から出る液体をガイドしてもよい。流体取入装置からさらに横方向に離れると、局所的な気体速度が低下し、その結果その箇所での再巻込みの機会がさらに最小化される。翼の後縁３２を越えて延びる部分が、その端部に排出口を有する完全に密閉された管によって適切に形成されるが、もちろん、その下側側面などで部分的に開いたままにされてもよい。後縁を越えて延びる部分の、下向きの屈曲などの屈曲は、カラム壁上に高速で液体流が当たることによる再巻込みのメカニズムを抑制するために、カラム壁に近い翼の端部で有利になり得る。
【００５３】
液体キャッチャチャネルの上方の翼の隅部部分４７は、好ましくは切り取られ、したがって破線で描かれており、かつその場合、液体キャッチャチャネルは、翼の上側縁部に沿って延びる。そのとき、翼の偏向部分の幅もまた、下流方向に減少する。しかし、隅部部分４７がその位置に残ってもよい。
【００５４】
上流位置４２は、下側縁部３１から第１の距離にあり、距離は方向３７に対して垂直に測定される。下流位置は、すべての場合において、下側縁部から小さい距離での４４ａ、ｂ、ｃであり、位置４４ｃの場合負の距離もまた、より小さい距離であることは明らかであろう。
【００５５】
いずれにしても、上流位置４２と下流位置４４ａ、ｂ、ｃの間の翼に沿った仮想線は、下側縁部３１とほぼ平行である気体流の主方向からずれている。
【００５６】
図２に示されている真直ぐな液体キャッチャチャネル４０と平行である流れの主方向３７と仮想線の間の角度は、適切には１０度以上、好ましくは、３０度以上、たとえば４５度などの、２０度以上である。角度は、適切には７５度未満、好ましくは６０度以下などの、６５度以下である。
【００５７】
図３は、キャッチャチャネル４０が曲線状である実施形態を示している。仮想線４６が、示されている。好ましくは、曲線状のキャッチャチャネルの接線４８と主流方向３７によって形成される最大の角度もまた、適切には１０度以上、好ましくは、３０度以上、たとえば４５度などの、２０度以上である。角度は、適切には８０度未満、好ましくは７５度以下、より好ましくは、６０度以下などの、６５度以下である。
【００５８】
図３の実施形態の別の態様は、図１および２において３２で示されているような有限の端縁部がないように、キャッチャチャネルの下流位置４４が下側縁部３１上にあることである。この態様はもちろん、図２の実施形態などの他の実施形態にも適用されることができる。
【００５９】
図４は、本発明による翼５０の別の実施形態を示している。翼が比較的高い場合、本発明によるキャッチャ縁部を急勾配すぎない角度で翼上に配置するために不十分な空間がある可能性がある。この場合、１つよりも多く、たとえば、２、３、４以上のキャッチャ縁部が配置されてもよい。図４の例では、３つのキャッチャ縁部５１、５２、５３が示されており、上流位置５５、５６、５７から下流位置６１、６２、６３へ延びている。最も高いキャッチャ縁部の上流位置は、翼５０の上側縁部３０にある。キャッチャチャネルは、縁部５２の上流位置５６が縁部５１の下流位置６１よりも高く、かつ縁部５５の上流位置５７が縁部５２の下流位置６２よりも高いように、気体流の主方向３７と重なっている。キャッチャ縁部の影の中にある翼のほぼ三角形の部分が、図示されているように切り取られてもよいが、存在してもよい。下流位置を越える破線は、キャッチャチャネルが、図１を参照にしてすでに説明されたように、たとえば、カラム壁との距離が許す場合、それらのすべてが液体を同じ鉛直方向高さで解放するように、延長されることができることを示している。翼の端部を越えるチャネルおよび／または考えられる端部部品は、必ずしも図示されているように平行に走る必要はなく、少なくとも部分的に曲げられてよい。
【００６０】
流体取入装置はときどき、たとえば、いわゆる二重の（または複数の）梯子構成で、２つ以上の曲線状の翼の積み重ねられた列を備える。そうしない場合にカラム内への設置のために翼がマンホールを通過するために大きすぎるとき、このことが通常行われる。このようなスタック内の様々な梯子の翼が本発明によるキャッチャチャネルを備える場合、図４の構成と同様の構成が得られる。
【００６１】
流体取入装置の上部壁板７５の下に装着された３つの曲線状の翼７１、７２、７３を概略的に示している図５を、ここで参照する。翼７１、７２のキャッチャ縁部８１、８２の上流端部７７、７８が、上部板７５の縁部に配置されている。好ましくは、上部板とキャッチャチャネルの間に翼からの液体のための通路がない。適切には、上流端部７７、７８が、上部板に密封的に接続または取付されている。特に、上流端部が、たとえばもう少し内側に翼を切り取り、上流端部を、上部板と嵌合し、かつそれと溶接されることができるように配置することによって、上部板（上部板への水平方向の延長部の下を含む）の下に配置されてもよい。
【００６２】
翼７３内では、キャッチャ縁部はまた、翼の上側縁部が上部板７５から延びる所の位置から延びている。キャッチャチャネルの第１の部分８５が、キャッチャチャネルが下向きに曲がるまで、翼７３の上側の長手方向縁部に沿ってほぼ水平方向に走っている。第１の部分８５はまた、分離導管であってよい、または省略されてもよい。
【００６３】
破線８８を越える翼８３の端部部分８７は、翼と一体に形成されてはいないが、上流部分８９と接続されている、翼７３の延長部であってよい。このような端部部分がたとえば、その性能を適応させる／改善するために、既存の流体取入装置をリトロフィットする過程で装着されてよい。接続は、いずれかの適切な方法、たとえば溶接によって行われてもよい。上側の長手方向縁部部分８５もまた、必要に応じて装着されてもよい。別法として、適切には隅部を切り取った後、キャッチャ縁部を既存の翼上に配置することによって、リトロフィットが行われてもよい。
【００６４】
上流方向で見たそれらの各後端部を通る、翼の２つの実施形態２０ａおよび２０ｃの断面を示している図６を、ここで参照する。図１を参照にして導入される参照番号が、相応に使用される。図６は、本発明による液体キャッチャチャネルの様々な実施形態のいくつかの態様を示している。
【００６５】
液体キャッチャチャネル４０ａが、翼の凸状の側面１０６ａに取り付けられた第１の長手方向チャネル縁部１０４ａから、凹状の側面１０９ａに向けて上側縁部３０ａを越えて、すなわち曲線状の翼の後端部２７によって画定される平面を越えて配置された第２の長手方向チャネル縁部１０８ａへ延びる管状のセクションによって形成されている。
【００６６】
気体流の主方向に沿って流れる液体が、チャネル内で捕捉され、液体キャッチャチャネル４０ａの下流端部に向かってガイドされ、かつこのようにして、再巻込みが抑制される。
【００６７】
液体キャッチャチャネル４０ｃが、管状のセクションの代わりに角度を付けられた輪郭形状によって形成される。翼の後ろの長手方向チャネル縁部４４ｃは、スリット１１０ｃが形成されるように、凸状の表面４６ｃとは接続されない。この実施形態の液体キャッチャチャネルもまた、液体を捕捉するが、気体が、スリット１１０ｃを通って下向きに逃げることができる。
【００６８】
上側縁部で示されている液体キャッチャチャネルの変形形態が、カラム内の別の配向を有する縁部でも同様に適用できることが理解されよう。本発明に従って気体流の主方向に対して傾斜されているキャッチャチャネルに加えて、気体流の主方向とほぼ平行に、上側または下側縁部の、少なくとも一部に沿って長手方向に走るキャッチャチャネルなどの他のキャッチャチャネルもまた、配置されてもよい。
【００６９】
図面のいずれにも図示されていないが、液体キャッチャカナルが、翼の下流端部の前にその下流端部を有することも可能である。このことはたとえば、翼の後縁の上流で気体速度がすでに十分低いところの翼の偏向部分の後端部が、容器の内部深くに延びるとき、十分であろう。
【００７０】
図３の断面と等しい断面内の液体キャッチャチャネルのいくつかのさらなる実施形態を概略的に示している図７を、参照する。
【００７１】
液体キャッチャチャネル１１１が、一般に４０ａと同様である管状のセクションによって形成されているが、チャネルは、翼の後縁によって画定される平面まで延びているが、その凹状の側面に向かう翼の長手方向縁部を越えて延びていない。
【００７２】
液体キャッチャチャネル１１３は他方では、比較的小さい取入スリット１１４のみが得られるような距離で、翼の凹状の側面に向かって延びている。
【００７３】
液体キャッチャチャネル１１５は、管状のセクションで形成されているが、しかし、スリット１１０ｃと機能的に同様であるスリット１１６が形成されるように、翼の凸状の表面に、全長にわたっては少なくとも接続されていない。
【００７４】
液体キャッチャチャネル１１７および１１９が、角度を付けられた輪郭形状で形成され、翼の凸状の側面に密封的に取り付けられている。
【００７５】
液体キャッチャチャネル１２１が、半円形のチューブセクションがそれと接続されているＬ字型の輪郭形状で形成されている。
【００７６】
液体キャッチャチャネル（管状、角度付き、またはその他の輪郭形状）が翼の凸状の表面と接続されている場合でも、分離気体排出開口が、必要に応じて凸状の側面の後ろのチャネルの下側部分内に配置されることができることを理解すべきである。
【００７７】
液体キャッチャチャネル１２３、１２５、１２７、１２９、１３１および１３３はすべて、翼と一体に形成されており、このことは、効率的でありかつコスト効果のある製造を可能にすることができる。
【００７８】
好ましくは、各翼の遮断部分が、取入端部を通る流れの主方向の方向と角度をなしてもよい。適切には、角度は、１０度以下である。
【００７９】
どのタイプの液体キャッチャチャネルが選択されるかは、実用的な状況の特定の態様に依存することになる。
【００８０】
一般に、それらの排出口端部上で測定される翼の間の相互距離は、ある限界内で好ましくは保持される。この距離は、好ましくは５ｃｍ以上６０ｃｍ未満であり、たとえば、約１０ｃｍまたは約４０ｃｍである。
【００８１】
翼の最大高さ（または幅）は、容器の取入ノズルのサイズに応じて選択され、かつ通常１０〜８０ｃｍの範囲にある。より大きな取入ノズルに対しては、二重のまたは複数の翼梯子が、上記で説明されたように積み重ねられる。
【００８２】
選択される液体キャッチャチャネルのサイズは、移送される液体の量に主に依存することになり、この液体の量は、翼の取入高さに特に依存する。本発明によるチャネルでは、多くの場合、翼上で分離された液体の大部分が、遠くに移送されなければならず、かつチャネルがそのような寸法にされる必要がある。管状のセクションの直径、または角度を付けられた輪郭形状の幅または高さなどのチャネルの典型的な寸法は、通常３から５０ｍｍ適切には５から３０ｍｍの範囲、特に５から２０ｍｍの範囲にある。上記で説明されたように縁部にチャネルを配置することは、チャネルの一部が翼の凸状の側面に容易に配置されることができるという利点を有し、ここでは、チャネルが気体流を最小に撹乱し、その結果、最高の気体速度が優勢であるその凹状の側面に向かう延長部を最小にすることができる。
【００８３】
液体キャッチャチャネルは、翼の各長手方向の縁部に沿って、好ましくは長手方向スリットの形態である液体のための取入開口を有し、この取入開口は、適切には１から２０ｍｍの間、好ましくは１から１２ｍｍの間、より好ましくは２から１０ｍｍの間の幅を有する。
【００８４】
図１に概略的に示されている実施形態は、翼タイプの流体取入装置の典型的な構成である。しかし、図１に示されている流体取入装置のタイプから離れて、本発明による流体キャッチャチャネルは、ＧＢ１ １１９ ６９９の図１〜３を参照にして説明された実施形態などの他のタイプにも適用されることができる。この実施形態では、翼が、混合物供給流を一方の側に偏向させるようにして配置され、翼の他方の側の空間が側壁と接続された壁によって画定され、それによって、その一方の側面が一連の翼によって形成されている箱様の構成が得られる。一連の翼は、この場合下向きの方向を有してもよく、それによって液体相が、下のトレイ上へのいくつかの流れで下向きに流れる、またはカラムの底部部分に直接集まる。この英国明細書の図４および５が、本明細書の図１の一般的なタイプであるが、本発明による流体キャッチャチャネルがないことが、観察される。
【００８５】
本発明による翼のさらなる実施形態を示している図８を、ここで参照する。翼９０は、下向きに流れる流体取入装置に特に適している。
【００８６】
翼９０は、２つの上流位置９４、９５から下流位置９６、９７へ延びる、図示されている例ではほぼ一致している２つのキャッチングチャネル９２、９３を備える。図示されているように真直ぐ、または適切な排出口位置に向かって曲線状である、図示されているような共通の液体ガイダンスチャネル９９を配置することが、さらに可能である。図５を参照にした説明と同様に、上流端部は、取入チャネルを画定している壁／板（図示せず）に、好ましくは密封的に接続または取付されている。
【００８７】
液体キャッチャチャネルは、いかなる適切な材料から、適切には翼と同じ金属から作製されてもよく、溶接、ネジ締め、曲げ加工を含む、知られている技術を使用して翼と接続または一体化されてもよい。
【００８８】
本発明に従って、気体とともに上向きに搬送される液体の巻込み量を減少させることによって、上方の内部部品内の分離義務が最小化される。
【００８９】
本発明の流体取入装置は、高真空蒸留カラム内で有利に使用されることができる。通常、このようなカラム内では、供給混合物は、３０〜５０ｗｔ％の液体を含む。１００ｍ／ｓを超える取入速度では液体巻込量が大きくなることがあり、それによって、流体取入装置に入り、かつ気体とともに上向きに搬送される全液体の相対的な割合は、１０％を超えることがわかっている。取入速度がより高くなると、巻込量がさらに高くなる。高い巻込量の形態は、流体取入装置上に通常設置されるウォッシュベッドについての問題を呈する。本発明は、巻込量を著しく減少させる。
【００９０】
本発明の流体取入装置はまた、分離容器内で有利に使用されることができる。取入装置の全体分離効率が良いほど、コアレッサ、メッシュパッド、翼パック、または遠心液体分離器（スワールデック、サイクロン、マルチサイクロン）などのカラム内の他の分離内部部品に対するタスクが容易になる。このことは、このような他の内部部品に対する緩い設計基準を可能にする、かつ／または、より高いスループットを可能にする、かつ／または小さいおよび／または低価格の分離器を構成することを可能にする。
【００９１】
容器は、鉛直カラムであっても、別のタイプの容器であってよい。
【実施例】
【００９２】
流体取入装置が、本発明による流体キャッチャチャネルによってリトロフィットする前および後で試験された。流体取入装置が、全体的に図１に示されているように直径１ｍのカラム内に水平方向に装着されたが、１４の翼が、それぞれ７つの翼の２つのスタック列で両側に配置されている、全体で２８の翼を有する二重梯子構成を有した。各翼は、０.１４４ｍの高さであり、カラム取入口へのフィードパイプは、０.２８ｍの直径を有した。
【００９３】
液体キャッチャチャネルの装着の前に、流体取入装置が試験された。水／空気混合物が、その中で高真空ユニットへの移送ライン中に通常存在するのと同じサイズを有する小滴として水が空気中に散布される、フィードパイプに供給された。３０〜６０ｍ／ｓの空気取入速度の範囲にわたって、および０．３の水対空気の質量比を使用して、試験が行われた。
【００９４】
気体内の巻込の量が、翼取入装置の上方に装着された翼パックを使用して決定された。翼パック内で捕捉された水が排出され、量が測定された。巻込量は、気体の体積当たりの翼パックによって回収された液体の重量として定義されることができる。
【００９５】
次に、流体取入装置、水平な気体流の主方向に対して４５度の縁部が得られるように、０.１４４ｍの等しい高さおよび長さを有する８７（図５）のような三角形の翼端部部分を装備された。この縁部に沿って、キャッチャチャネル８３が配置され、それによって、気体流の主方向と４５度の角度を有した。チャネル部分８３の長さは、０．２２ｍであった。チャネルが、元の翼の水平方向の上側縁部に沿って、図５で符号８５によって示されているように流体取入装置の上部壁板へさらに延びた。
【００９６】
キャッチャチャネルは、図７に示されているような形状１２１を有した。上部での半円形の管の直径は、１０ｍｍであった。翼の上側縁部とチャネルの縁部の間の翼の凹状の側面上のスリットのサイズは、３ｍｍであった。
【００９７】
それ以外は同一の条件を使用して本発明によるキャッチャチャネルの設置後に行われた試験は、巻込量が空気取入速度の範囲にわたって２から３分の１だけ減少されることを示した。
【００９８】
すでに説明されたように、気体流の主方向とほぼ平行である、上側のまたは下側縁部の、少なくとも一部分に沿って長手方向に走るキャッチャチャネルなどの、他のキャッチャチャネルが配置されてもよい。これらは、リトロフィットによる傾斜したキャッチャチャネルの設置は可能ではないが、長手方向チャネルのリトロフィットは可能である、たとえば取入装置の特定の翼上などに、気体流の主方向に対して傾斜されたキャッチャチャネルに加えて、またはまさにその代わりに設置されてもよい。
【００９９】
このような長手方向キャッチャチャネルが有用であるところの特定の状況は、いわゆる二重の（または複数の）梯子翼取入装置である。これらは、図１に示されているものとほぼ同様であるが、２つ（２つ以上）の翼の梯子または層が、上下に重ねられている。このことは、そうしない場合にカラム内への設置のためにマンホールを通過するために翼が大きくなりすぎるとき、通常行われる。たとえば、図４の翼が、１つの傾斜されたキャッチャチャネル５１、５２、５３をそれぞれ有する、３つの重ねられた翼で形成されてもよい。
【０１００】
二重梯子または多梯子翼取入装置では、より高くに装着された翼が、それらの下側の長手方向縁部で、下側翼梯子から出る気体から上向きの直交流を受ける。上側の翼の下側長手方向縁部での液体キャッチャチャネルが、下側縁部で液体を集めることになり、それと同時に上向きの流れる気体から下側縁部を遮断し、それによって再巻込みの機会が最小化される。翼取入装置の一番下の長手方向縁部でも、液体キャッチャチャネルが有用であることを証明することができる。
【０１０１】
明らかに、二重または多梯子構成では、上側の翼の下側縁部と下側の翼の上側縁部が両方、液体キャッチャチャネルを備えてもよい。特定の実施形態では、このことは、翼の間に使用可能な空間がほとんどないときに有用である、２つの隣接する長手方向チャネルが、互いに接続または一体化されることができる。これの特定の実施形態が、図９に概略的に示されており、ここで、図６のように上側の翼１８１の下側部分の後端部と下側の翼１８２の上側の部分の断面図が示され、この中で、上側の翼の下側縁部１８８および下側翼の上側縁部１８９の、組み合わせられた液体キャッチャチャネル１８５、１８６の１つの可能な実施形態が、それぞれ示されている。
【０１０２】
したがって、液体と気体の混合物を容器内に導入することに適した流体取入デバイがまた提供され、この流体取入装置は、液体と気体の混合物を受けるための取入端部を有する取入フローチャネル、および取入フローチャネルに沿って前後に並べて配置された複数の曲線状のガイディング翼を備え、各翼は、取入フローチャネルの取入端部に向かって延びる遮断部分、および長手方向縁部の間に延びる後端部を有する外向きに方向付けられた偏向部分を備え、曲線状の翼が、ほぼ凸状の側面およびほぼ凹状の側面を有し、２つの連続する翼の偏向部分が、取入装置の排出チャネルを形成し、かつ少なくとも１つの翼が、その偏向部分の一方または両方の長手方向縁部の少なくとも一部分に沿った液体キャッチャチャネルを備えて、提供される。
【０１０３】
高い供給速度は、翼の長手方向縁部で、特に、翼の偏向部分の後端部で生じる、すでに分離された液体を気体内に再巻込みする顕著なメカニズムになり得る。実質上翼に沿った流体流の主方向の方向を称す長手方向という表現が、本明細書で使用され、図１のような方向の装置での通常動作中の、通常水平方向である。
【０１０４】
このようなキャッチャ縁部は、長手方向縁部と交差する角度で流れる気体によって生じる再巻込みを抑制する。
【０１０５】
図１０をここで参照する。図１０は、流体取入装置２０１の拡大部分を概略的に示し、翼の後端部２２７ａ、ｂ、ｃ、ｄに沿った水平方向の上側および下側縁部２３０ａ、ｂ、ｃ、ｄおよび２３１ａ、ｂ、ｃ、ｄを有して示されている、翼２２０ａ、２２０ｂ、２２０ｃ、および２２０ｄを備える。装置２０１は、図１の示されているものと全体的にほぼ類似であるが、図１０は、様々な翼に関して、長手方向液体キャッチャチャネル２４０ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅの様々な実施形態のいくつかの態様を示している。図６は、矢印Ａに沿って見られたときの後縁を通る断面を表しており、その目的のために、２００が、図１０の対応する参照番号に達するために図６の参照番号に加えられるべきである。以前の図６に関する説明がさらに参照され、これがここでも同様に適用される。
【０１０６】
縁部上を上向きに流れる気体に沿って取得された液体、たとえば２３０ａが、チャネル２４０ａ内に捕捉され、かつ液体キャッチャチャネル２４０ａの下流端部２５２ａに向かってガイドされ、このようにして再巻込みが抑制される。
【０１０７】
液体キャッチャチャネル２４０ｂは、下流端部２５２ｂが後縁部２３２ｂを越えて延びていることを除いて同様である。流体取入装置からさらに横方向に離れると、局所的な気体速度が低下し、その結果、その箇所での再巻込みの機会がさらに最小化される。翼の後縁部２３２ｂを越えて延びるセクションが、その端部に排出口２５２ｃを有する完全に密閉された管によって適切に形成される。
【０１０８】
液体キャッチャチャネル２４０ｃが、図６に関してすでに説明されたように、管状のセクションの代わりに角度を付けられた輪郭形状によって形成される。
【０１０９】
液体キャッチャチャネル２４０ｄもまた、管状のセクションによって形成されるが、しかし、翼を越えて延びる部分２５８ｄが、液体を所望の方向にガイドするように、下向きに曲げられている。このことは、高速でのカラム壁への液体流の衝撃による再巻込みの機構を抑制するためにカラム壁に近い翼端部で有利であることができる。
【０１１０】
上側の長手方向縁部で示されている液体キャッチャチャネル変形形態が、下側長手方向縁部に、または、他の形状またはカラム内での配向での、水平方向でない翼の長手方向縁部に同様に適用されることができること理解されよう。
【０１１１】
翼２２０ｄの下側長手方向縁部での液体キャッチャチャネル２４０ｅが、一例である。下側縁部では、重力が、縁部上で下向きに液体のいくらかを引き出す。他方では、下側縁部に、気体の直交流の可能性があることを理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【０１１２】
【図１】鉛直カラム内の流体取入装置を示す概略図である。
【図２】本発明による翼の実施形態を示す概略図である。
【図３】本発明による翼の実施形態を示す概略図である。
【図４】本発明による翼の実施形態を示す概略図である。
【図５】流体取入装置の壁とともに本発明による翼のいくつかの実施形態を示す概略図である。
【図６】本発明による２つの翼の後部部分を通る略断面図である。
【図７】本発明によるさらなる翼の後部部分を通る略断面図である。
【図８】本発明による翼のさらなる実施形態を示す概略図である。
【図９】本発明による特定の実施形態を示す略断面図である。
【図１０】本発明による流体取入装置の拡大部分を示す概略図である。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体と気体の混合物を容器内へ導入することに適した流体取入装置、このような装置の使用法、流体取入装置をリトロフィットする方法、および液体キャッチャチャネルに関する。
【背景技術】
【０００２】
上流または下流の石油およびガス産業、化学および石油化学産業での多くの設備において、液体と気体の混合物を処理容器内に導入することが必要とされている。容器は、流れを、たとえば石油および／または水を含む自然の気体流を液体流および気体流に分離するように設計された、分離容器であってよい。容器はまた、その中で気体および液体が、熱または物質を交換するために対向流で接触される気体／液体接触容器であってよい。このような気体／液体接触容器の例は、分留または蒸留カラムであり、特定の例は、真空蒸留カラムである。
【０００３】
明細書および特許請求の範囲において、「気体」という単語は、気体および蒸気を称するために使用される。
【０００４】
英国特許明細書第１ １１９ ６９９号は、液体と気体の混合物を蒸留カラム内へ導入するための、流体取入装置を開示している。
【０００５】
知られている流体取入装置は、液体と気体の混合物を受けるための取入端部を有する取入フローチャネル、および取入フローチャネルに沿って前後に配置された複数の曲線状のガイディング翼を備え、各翼は、取入フローチャネルの取入端部に向かって延びる遮断部分、および外向きに方向付けられた偏向部分を備える。各翼の遮断および偏向部分は、翼が、混合された供給流の一部を遮断および偏向するように、かつ慣性および遠心力によって液体と蒸気の間の分離を行うことが可能であるようにして配置される。
【０００６】
通常動作中、気体と液体の混合物が、取入装置の取入端部と流体的に連通している、カラムの取入ノズルに供給される。翼は、混合物を外向きに偏向させるように曲げられている。流れの方向の変化は、液体が翼の凹状の表面上へ押しやられ、それによって、凹状の表面上に液体に富んだ流れを、および２つの翼の間の排出チャネルの残りの部分の中に気体に富んだ流れを形成することで、混合物の（事前の）分離を生じさせる。流れが排出チャネルを離れた後、液体に富んだ流れが重力の影響下でカラム内を下向きに移動し、一方、気体に富んだ流れがカラム内を上向きに流れる。知られている装置の特定の実施形態では、液体捕捉チャネルが、翼に沿った主流方向に対して垂直に、翼の後縁に配置されている。このチャネルは、横向きに、すなわち主流方向に対して垂直に、翼によって分離された液体のすべてを排出する働きをする。
【０００７】
分離流取入装置の重要なパラメータは、気体内の全残存液体巻込み量、すなわち、上向きに流れる気体の残存液体含有量である。液体含有量の一部分は、取入装置内での不完全な分離によるものである。しかし、別の部分は、すでに分離された液体の再巻込みによるものであり、この再巻込みは、気体および液体の流れが取入装置を離れる領域内で一般に生じる。
【０００８】
再巻込みは、下流装置に対するより大きな液体負荷を呈するため、蒸留および分離の適用例を含めて、一般の関心事である。翼の凹状の側面上ですでに分離された、理想的には容器の底部へ向かって進むべきである液体が、まだ気体とともに上向きに搬送されるため、再巻込みは、取入装置の全体的な分離効率を低下させる。
【０００９】
一般に、再巻込みは、高速では増加することが予想される。このことは、たとえば沖合施設での、コストおよび占有面積の視点での、たとえば容器サイズの減少の結果となる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
知られている流体取入装置が、その発明以来成功して適用されてきたが、低い巻込み量で、およびしたがって現在可能であるよりも良好な全体分離効率で動作することができることが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明によると、液体と気体の混合物を容器内に導入することに適した流体取入装置であって、
液体と気体の混合物を受けるための取入端部を有する取入フローチャネル、および
取入フローチャネルに沿って前後に並べて配置された複数の曲線状のガイディング翼を備え、各翼が、取入フローチャネルの取入端部に向かって延びる遮断部分と、長手方向の縁部の間に延びる後縁部を有し、曲線状の翼がほぼ凸状の側面およびほぼ凹状の側面を有する外向きに方向付けられた偏向部分とを備え、２つの連続する翼の偏向部分が、取入装置の排出チャネルを形成し、
少なくとも１つの翼が、その偏向部分の長手方向の縁部の１つまたは両方の少なくとも一部分に沿って液体キャッチャチャネルを備える。
【００１２】
出願人は、すでに分離された液体を気体内に再巻込みする顕著なメカニズムが知られている翼の縁部で、特に翼の偏向部分の後端部で生じることを理解した。
【００１３】
この再巻込みは、液体膜が翼上に存在するおよび／またはその縁部から液体が翼を離れるところの、縁部を横切る気体流によって生じる。
【００１４】
知られている取入装置内の気体の大部分は、主気体流がほぼ水平方向であるとき鉛直方向である、翼の端縁部を横切って流れる。従来技術では、たとえば、ＧＢ １ １１９ ６９９および国際公開第ＷＯ２００５／０１８７８０号において、鉛直方向後縁部に沿って鉛直方向の液体キャッチャチャネルを配置することによって巻込量を低下させることが試みられていた。しかし、このような鉛直方向の構造の存在自体が、気体流の主方向に対して垂直な配向による気体流の撹乱のため、再巻込みの原因となることを出願人は見出した。また、チャネルの上側端部が閉鎖されている場合でさえも、液体が鉛直方向のチャネルの上側の部分から押し出され、再巻込みされることに至る、鉛直方向のキャッチャカナル内の液体上に上向きの力があることを、出願人は見出した。
【００１５】
縁部はまた、長手方向縁部、すなわち、実質上翼に沿った気体流の主方向内にある縁部であってもよい。長手方向縁部上での気体の直交流が、特に高い取入速度で、実用上主流である複雑な流れパターンで生じる可能性がある。たとえば、供給混合物を水平方向に受け、カラム内で実質上水平方向に分離された気体と液体の流れを導入する、流体取入装置の特に実用上重要な場合では、翼の長手方向上側のおよび下側縁部が、同様に実質上水平方向に方向付けられ、長手方向縁部を上向きに横切る気体流が、翼上の液体膜からいくらかの液体を解放することができる。０.１から数ミリメートルの直径を有する比較的大きな液体小滴が、局所的に高い気体速度によってこのようにして再巻込みされることがある。
【００１６】
ドイツ国特許出願第ＤＥ １０ ２００４ ０１８ ３４１ Ａ１号は、その中に液体キャッチャポケットが、翼の上側の水平方向の縁部に沿って配置されているほぼ水平方向の翼取入装置を開示している。これは、翼上を上向きに流れる流体が上向きの方向に翼を離れることを防止するためである。
【００１７】
出願人は、液体キャッチャチャネルが再巻込みを防止するための適切な手段であることをさらに理解した。液体が捕捉され、かつ気体の少なくとも一部分が液体がそこから運び去られることができる縁部上を直交して流れないように、キャッチャ縁部によって翼の側面に向かって少なくとも部分的にガイドされる。液体キャッチャチャネルという表現は、チャネル様の構造によって定義されるような方向に翼上の液体流を気体流の主方向からそれさせる、何らかの手段を含むものである。
【００１８】
適切には、仮想線が、せいぜい７５度以下、好ましくは６５度以下の角度だけ、気体流の主方向からそれる。７５度よりも大きい角度では、気体流の撹乱によるおよび／または上向きの方向にキャッチャチャネルから押し出される液体による再巻込量の機会が、高くなりすぎる。適切には、角度は、少なくとも１０度以上、好ましくは２０度以上、より好ましくは、３５度以上などの、３０度以上である。
【００１９】
適切には、キャッチャチャネルの少なくとも上流位置が、実質上翼の縁部である。上流端部は、翼から外側にいくらか延びてもよい。
【００２０】
好ましくは、液体キャッチャチャネルが、翼の縁部の少なくとも一部分に沿って延びている。
【００２１】
特定の実施形態では、通常動作中の気体流の主方向が、水平方向であり、かつ翼の偏向部分が上側縁部および下側縁部の間に延び、上流位置が下側縁部から第１の距離にあり、下流位置が下側縁部から第２の、より小さい距離にある。
【００２２】
好ましい実施形態では、流体取入装置が、箱様の構造を画定する壁を備え、液体キャッチャチャネルが、箱様の構造から延びる翼の部分上に配置され、かつ、その上流位置でのキャッチャチャネルが、壁の１つに対して密封的に配置されている。
【００２３】
適切には、翼の偏向部分の幅が下流方向に減少している。
【００２４】
特定の実施形態では、複数の液体キャッチャチャネルが、翼上に配置されている。
【００２５】
さらなる特定の実施形態では、気体流の主方向と異なる方向にずれた２つの液体キャッチャチャネルが配置されている。この実施形態は、たとえば、液体が翼の中央線に向かって２つの液体キャッチャチャネルによってガイドされることができるように、それらの排出チャネル開口が下向きに配置されている流体取入装置内の翼の特定の使用法のものであってよい。
【００２６】
あるタイプの実施形態では、液体キャッチャチャネルが、翼の凸状の側面の後ろの第１チャネル縁部から、翼の偏向部の平面内の第２のチャネル縁部へ、またはその平面を越えて翼の凹状の側面に向かって延びてもよい。
【００２７】
翼の凸状の表面の後ろのチャネル縁部が、凸状の表面に取り付けられてもよい、特に密封的に取付または接続されてもよい。
【００２８】
翼の凸状の表面の後ろの長手方向チャネル縁部が、凸状の表面とともにスリットを形成することも可能である。このような実施形態では、縁部が翼の上側縁部である場合、捕捉された液体はまだ、チャネルに沿って搬送および排出されることになるが、気体は、スリットを通って下向きに逃げることができる。縁部が下側縁部である場合、スリットは液体キャッチャチャネルが液体でいっぱいになる可能性がある場合にオーバーフロー排出口を提供することができる。
【００２９】
別のタイプの実施形態では、液体キャッチャチャネルが、翼の縁部と接続または一体に形成されている。
【００３０】
また、適切には、液体キャッチャチャネルが、翼の後端部の下流端部まで、または翼の後縁を越えて延びる下流端部を有する。液体キャッチャチャネルを翼を越えて延長することによって、液体が、気体速度がずっと小さい領域内へガイドされることができる。液体キャッチャチャネルの下流部分もまた、容器内への液体解放の方向を変更するように配置されてもよい。たとえば、流体取入装置内の主流方向が水平方向である場合、適切には急ではないが、下流部分が下向きに方向付けられることができる。
【００３１】
チャネルは、角度の付いた輪郭形状、たとえば、逆Ｌ字、Ｖ字、またはＵ字形状によって特に形成されることができる。別の可能性は、チャネルが、その長手方向部分がその長さに沿って切り取られた管である、管状のセクションの形状を有することである。
【００３２】
本発明による流体取入装置では、翼の少なくとも１つの偏向部分が、液体キャッチャチャネルを備える長手方向縁部を有してもよい。
【００３３】
本発明の流体取入はまた、上下に重ねられた少なくとも２つの翼の梯子を有してもよく、液体キャッチャチャネルが、上側の翼の下側縁部、下側の翼の上側縁部のうちの少なくとも１つに沿って配置されている。
【００３４】
本発明による流体取入装置は、液体と気体の混合物を、気体液体接触容器内に、特に特に蒸留カラム、より詳細には高真空蒸留カラム内または、分離容器内に導入するための流体取入装置として使用されてもよい。
【００３５】
本発明は、流体取入装置が、液体と気体の混合物を受けるための取入端部を有する取入フローチャネル、および取入フローチャネルに沿って前後に並べて配置された複数の曲線状のガイディング翼を備え、各翼が、取入フローチャネルの取入端部に向かって延びる遮断部分、曲線状の翼のほぼ凸状の側面およびほぼ凹状の側面を画定する外向きに方向付けられた偏向部分を備え、２つの連続する翼の偏向部分が、取入装置の排出チャネルを形成し、かつ排出チャネル内での気体流の主方向を画定している、
液体と気体の混合物を容器内に導入することに適した流体取入装置をリトロフィットする方法であって、
少なくとも１つの翼に、翼に対して上流位置から下流位置へ延びる液体キャッチャチャネルを提供するステップを含み、上流位置と下流位置の間の翼に沿った仮想線が、気体流の主方向からずれている、方法をさらに提供する。
【００３６】
適切には、このことは、翼に翼端部部分を接続し、液体キャッチャチャネルの少なくとも一部分が、翼端部部分上に配置されることによって行われる。
【００３７】
本発明は、本発明のリトロフィットする方法において、既存の流体取入装置の翼上に装着されるように構成された複数の液体キャッチャチャネルをさらに提供する。
【００３８】
本発明を、より詳細に、添付の図面を参照にして説明する。
【００３９】
同じ符号が、異なる図面で使用されているところでは、ときどきａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅを追加することによって、これらは、同じまたは類似の対象を称する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４０】
鉛直カラム５内に装着された、事前に分離され、かつ断面上に比較的均一に分布された液体／気体混合物をカラムの処理ゾーン６内に導入する働きをする流体取入装置１を概略的に示している図１を参照する。
【００４１】
流体取入装置１は、それを通って液体と気体の混合物が受け入れられることができるカラム５の取入ノズル１２と流体的に連通している取入端部１０を有する、細長い取入フローチャネル８を備える。図示されている実施形態の取入フローチャネルは、上側および下側壁板１４、１５の間で鉛直カラム５内を水平方向に延びている。曲線状のガイディング翼２０が、その２つの側面が一連の翼を備える箱様の構成が得られるように、取入フローチャネル８に沿った両横側面に２列で前後に並んで配置されている。各翼は、取入フローチャネルの取入端部１０に向かって延びている遮断部分２２、および上側縁部３０と下側縁部３１の間を後縁３２へ延びている後端部２７を有する、外向きに（流体取入装置から出て容器内部へ）方向付けられた偏向部分２５を備える。後端部は一般に、流体分離の大部分がそこで行われた、その下流部分であり、しばしば、これは、壁１４、１５によって画定された箱様の構造から延びる部分である。
【００４２】
偏向部分２５が、各翼の凸状および凹状の側面を画定している。図１における凹状の側面は、一般に、流体取入装置の取入端部に面した側面である。２つの連続する翼２０の偏向部分２５が、取入装置の排出チャネル３５を形成する。排出チャネルは、翼に沿った気体流３７の主方向を画定し、主方向は、図示されているように、取入装置内の水平平面内にある。翼の前端部および後端部は、平面状であってよいが、それらのそれぞれまたは両方はまた、曲線状であってもよい。
【００４３】
本明細書で使用されるときの「気体流の主方向」という表現は、流出中の気体および液体の経路が周囲の装置によって影響されないように、流体取入装置が大きな開空間内に配置されたとき、気体流が翼の凹状の側面に沿って動作中に流れる方向を示す。鉛直カラム内での動作中、翼の排出部分内の気体流の方向が、カラム内の圧力分布および近くのカラム壁の存在によってすでに影響されていることは明らかであろう。通常、気体は、水平方向にではなく、カラム内での翼の正確な位置および動作パラメータに依存する上向きの速度成分を有して離れる。
【００４４】
矢印３７はまた、特定の翼に対する下流方向を概ね示している。
【００４５】
本発明による液体キャッチャチャネルの例が、図１で符号４０によって全体的に示されており、かつ図２〜８を参照にしてより詳細に説明される。
【００４６】
他の内部部品（図示せず）が、特定の用途に応じてカラム５内に配置されることができる。分離カラムの場合、１つまたは複数のワイヤメッシュ、翼パック、および／または遠心液体分離器のような一体化装置が、たとえば、欧州特許第ＥＰ ０ １９５ ４６４ Ｂ１号から知られている構成で設置されてもよい。
【００４７】
高真空カラム内に流体取入装置を設置する場合、装置は、ウォッシュベッドの下に設置されてもよい。
【００４８】
流体取入装置１の通常動作中、気体と液体の混合物が、取入ノズル１２を通り取入端部１０を介して、ほぼ水平方向に延びるチャネル８内に供給される。翼２０のそれぞれが、供給流の部分を遮断し、かつ横方向外向きに偏向させる。両側面上の第１の翼すなわち、取入端部１０に最も近い翼が、混合された供給流内に配置されているため、翼が供給流の部分を遮断および偏向させ、一方、供給流の残りの部分が、取入チャネル８に沿って持続する。この残りの部分が、次の翼とうまく出会い、次の翼がそれぞれ、供給流の一部分を遮断および偏向させる。流れが、最後の翼によって最終的に捕捉および偏向されるまで徐々に小さくなるように、次の各翼の前縁部は、前のものとずれている。
【００４９】
翼が曲線状の形状を有するため、慣性および遠心力の結果、液体粒子が翼表面に当たり、液体と蒸気の分離が同時に行われる。液体が、翼の凹状の表面上のかなりの液体流に集まる。
【００５０】
図１に示されている２方向に動作する実施形態では、気体の主流方向は、一般に水平面内である。
【００５１】
本発明による翼２０の実施形態を翼の凹状の側面上への透視図で示している図２を参照する。
【００５２】
翼２０は、真直ぐな遮断部分２２と、曲線状の部分および真直ぐな後端部２７を備える偏向部分２５とを有する。曲率半径は、一般に取入ノズルのサイズに応じて選択される。上流および訓練端部の間の角度は、通常、７０から１１０度の間、好ましくは、実質上９０度など、８０から１００度の間である。液体キャッチャチャネル４０が、その上側縁部３０の所の翼２０上の上流位置４２から、後縁３２の所の下流位置４４ａへ、延びている。上流および下流位置は、気体流の主方向３７に沿って分離されている。チャネルはまた、破線で示されているように後縁を越えて下流位置４４ｂへ延びることができる。チャネルは、４４ｃで示されているように下側縁部３１の下にさらに配置されてよい。後縁を越えて延びる端部部分はまた、部分的に曲線状であってよく、および／または翼の後端部の平面から出る液体をガイドしてもよい。流体取入装置からさらに横方向に離れると、局所的な気体速度が低下し、その結果その箇所での再巻込みの機会がさらに最小化される。翼の後縁３２を越えて延びる部分が、その端部に排出口を有する完全に密閉された管によって適切に形成されるが、もちろん、その下側側面などで部分的に開いたままにされてもよい。後縁を越えて延びる部分の、下向きの屈曲などの屈曲は、カラム壁上に高速で液体流が当たることによる再巻込みのメカニズムを抑制するために、カラム壁に近い翼の端部で有利になり得る。
【００５３】
液体キャッチャチャネルの上方の翼の隅部部分４７は、好ましくは切り取られ、したがって破線で描かれており、かつその場合、液体キャッチャチャネルは、翼の上側縁部に沿って延びる。そのとき、翼の偏向部分の幅もまた、下流方向に減少する。しかし、隅部部分４７がその位置に残ってもよい。
【００５４】
上流位置４２は、下側縁部３１から第１の距離にあり、距離は方向３７に対して垂直に測定される。下流位置は、すべての場合において、下側縁部から小さい距離での４４ａ、ｂ、ｃであり、位置４４ｃの場合負の距離もまた、より小さい距離であることは明らかであろう。
【００５５】
いずれにしても、上流位置４２と下流位置４４ａ、ｂ、ｃの間の翼に沿った仮想線は、下側縁部３１とほぼ平行である気体流の主方向からずれている。
【００５６】
図２に示されている真直ぐな液体キャッチャチャネル４０と平行である流れの主方向３７と仮想線の間の角度は、適切には１０度以上、好ましくは、３０度以上、たとえば４５度などの、２０度以上である。角度は、適切には７５度未満、好ましくは６０度以下などの、６５度以下である。
【００５７】
図３は、キャッチャチャネル４０が曲線状である実施形態を示している。仮想線４６が、示されている。好ましくは、曲線状のキャッチャチャネルの接線４８と主流方向３７によって形成される最大の角度もまた、適切には１０度以上、好ましくは、３０度以上、たとえば４５度などの、２０度以上である。角度は、適切には８０度未満、好ましくは７５度以下、より好ましくは、６０度以下などの、６５度以下である。
【００５８】
図３の実施形態の別の態様は、図１および２において３２で示されているような有限の端縁部がないように、キャッチャチャネルの下流位置４４が下側縁部３１上にあることである。この態様はもちろん、図２の実施形態などの他の実施形態にも適用されることができる。
【００５９】
図４は、本発明による翼５０の別の実施形態を示している。翼が比較的高い場合、本発明によるキャッチャ縁部を急勾配すぎない角度で翼上に配置するために不十分な空間がある可能性がある。この場合、１つよりも多く、たとえば、２、３、４以上のキャッチャ縁部が配置されてもよい。図４の例では、３つのキャッチャ縁部５１、５２、５３が示されており、上流位置５５、５６、５７から下流位置６１、６２、６３へ延びている。最も高いキャッチャ縁部の上流位置は、翼５０の上側縁部３０にある。キャッチャチャネルは、縁部５２の上流位置５６が縁部５１の下流位置６１よりも高く、かつ縁部５５の上流位置５７が縁部５２の下流位置６２よりも高いように、気体流の主方向３７と重なっている。キャッチャ縁部の影の中にある翼のほぼ三角形の部分が、図示されているように切り取られてもよいが、存在してもよい。下流位置を越える破線は、キャッチャチャネルが、図１を参照にしてすでに説明されたように、たとえば、カラム壁との距離が許す場合、それらのすべてが液体を同じ鉛直方向高さで解放するように、延長されることができることを示している。翼の端部を越えるチャネルおよび／または考えられる端部部品は、必ずしも図示されているように平行に走る必要はなく、少なくとも部分的に曲げられてよい。
【００６０】
流体取入装置はときどき、たとえば、いわゆる二重の（または複数の）梯子構成で、２つ以上の曲線状の翼の積み重ねられた列を備える。そうしない場合にカラム内への設置のために翼がマンホールを通過するために大きすぎるとき、このことが通常行われる。このようなスタック内の様々な梯子の翼が本発明によるキャッチャチャネルを備える場合、図４の構成と同様の構成が得られる。
【００６１】
流体取入装置の上部壁板７５の下に装着された３つの曲線状の翼７１、７２、７３を概略的に示している図５を、ここで参照する。翼７１、７２のキャッチャ縁部８１、８２の上流端部７７、７８が、上部板７５の縁部に配置されている。好ましくは、上部板とキャッチャチャネルの間に翼からの液体のための通路がない。適切には、上流端部７７、７８が、上部板に密封的に接続または取付されている。特に、上流端部が、たとえばもう少し内側に翼を切り取り、上流端部を、上部板と嵌合し、かつそれと溶接されることができるように配置することによって、上部板（上部板への水平方向の延長部の下を含む）の下に配置されてもよい。
【００６２】
翼７３内では、キャッチャ縁部はまた、翼の上側縁部が上部板７５から延びる所の位置から延びている。キャッチャチャネルの第１の部分８５が、キャッチャチャネルが下向きに曲がるまで、翼７３の上側の長手方向縁部に沿ってほぼ水平方向に走っている。第１の部分８５はまた、分離導管であってよい、または省略されてもよい。
【００６３】
破線８８を越える翼８３の端部部分８７は、翼と一体に形成されてはいないが、上流部分８９と接続されている、翼７３の延長部であってよい。このような端部部分がたとえば、その性能を適応させる／改善するために、既存の流体取入装置をリトロフィットする過程で装着されてよい。接続は、いずれかの適切な方法、たとえば溶接によって行われてもよい。上側の長手方向縁部部分８５もまた、必要に応じて装着されてもよい。別法として、適切には隅部を切り取った後、キャッチャ縁部を既存の翼上に配置することによって、リトロフィットが行われてもよい。
【００６４】
上流方向で見たそれらの各後端部を通る、翼の２つの実施形態２０ａおよび２０ｃの断面を示している図６を、ここで参照する。図１を参照にして導入される参照番号が、相応に使用される。図６は、本発明による液体キャッチャチャネルの様々な実施形態のいくつかの態様を示している。
【００６５】
液体キャッチャチャネル４０ａが、翼の凸状の側面１０６ａに取り付けられた第１の長手方向チャネル縁部１０４ａから、凹状の側面１０９ａに向けて上側縁部３０ａを越えて、すなわち曲線状の翼の後端部２７によって画定される平面を越えて配置された第２の長手方向チャネル縁部１０８ａへ延びる管状のセクションによって形成されている。
【００６６】
気体流の主方向に沿って流れる液体が、チャネル内で捕捉され、液体キャッチャチャネル４０ａの下流端部に向かってガイドされ、かつこのようにして、再巻込みが抑制される。
【００６７】
液体キャッチャチャネル４０ｃが、管状のセクションの代わりに角度を付けられた輪郭形状によって形成される。翼の後ろの長手方向チャネル縁部４４ｃは、スリット１１０ｃが形成されるように、凸状の表面４６ｃとは接続されない。この実施形態の液体キャッチャチャネルもまた、液体を捕捉するが、気体が、スリット１１０ｃを通って下向きに逃げることができる。
【００６８】
上側縁部で示されている液体キャッチャチャネルの変形形態が、カラム内の別の配向を有する縁部でも同様に適用できることが理解されよう。本発明に従って気体流の主方向に対して傾斜されているキャッチャチャネルに加えて、気体流の主方向とほぼ平行に、上側または下側縁部の、少なくとも一部に沿って長手方向に走るキャッチャチャネルなどの他のキャッチャチャネルもまた、配置されてもよい。
【００６９】
図面のいずれにも図示されていないが、液体キャッチャカナルが、翼の下流端部の前にその下流端部を有することも可能である。このことはたとえば、翼の後縁の上流で気体速度がすでに十分低いところの翼の偏向部分の後端部が、容器の内部深くに延びるとき、十分であろう。
【００７０】
図３の断面と等しい断面内の液体キャッチャチャネルのいくつかのさらなる実施形態を概略的に示している図７を、参照する。
【００７１】
液体キャッチャチャネル１１１が、一般に４０ａと同様である管状のセクションによって形成されているが、チャネルは、翼の後縁によって画定される平面まで延びているが、その凹状の側面に向かう翼の長手方向縁部を越えて延びていない。
【００７２】
液体キャッチャチャネル１１３は他方では、比較的小さい取入スリット１１４のみが得られるような距離で、翼の凹状の側面に向かって延びている。
【００７３】
液体キャッチャチャネル１１５は、管状のセクションで形成されているが、しかし、スリット１１０ｃと機能的に同様であるスリット１１６が形成されるように、翼の凸状の表面に、全長にわたっては少なくとも接続されていない。
【００７４】
液体キャッチャチャネル１１７および１１９が、角度を付けられた輪郭形状で形成され、翼の凸状の側面に密封的に取り付けられている。
【００７５】
液体キャッチャチャネル１２１が、半円形のチューブセクションがそれと接続されているＬ字型の輪郭形状で形成されている。
【００７６】
液体キャッチャチャネル（管状、角度付き、またはその他の輪郭形状）が翼の凸状の表面と接続されている場合でも、分離気体排出開口が、必要に応じて凸状の側面の後ろのチャネルの下側部分内に配置されることができることを理解すべきである。
【００７７】
液体キャッチャチャネル１２３、１２５、１２７、１２９、１３１および１３３はすべて、翼と一体に形成されており、このことは、効率的でありかつコスト効果のある製造を可能にすることができる。
【００７８】
好ましくは、各翼の遮断部分が、取入端部を通る流れの主方向の方向と角度をなしてもよい。適切には、角度は、１０度以下である。
【００７９】
どのタイプの液体キャッチャチャネルが選択されるかは、実用的な状況の特定の態様に依存することになる。
【００８０】
一般に、それらの排出口端部上で測定される翼の間の相互距離は、ある限界内で好ましくは保持される。この距離は、好ましくは５ｃｍ以上６０ｃｍ未満であり、たとえば、約１０ｃｍまたは約４０ｃｍである。
【００８１】
翼の最大高さ（または幅）は、容器の取入ノズルのサイズに応じて選択され、かつ通常１０〜８０ｃｍの範囲にある。より大きな取入ノズルに対しては、二重のまたは複数の翼梯子が、上記で説明されたように積み重ねられる。
【００８２】
選択される液体キャッチャチャネルのサイズは、移送される液体の量に主に依存することになり、この液体の量は、翼の取入高さに特に依存する。本発明によるチャネルでは、多くの場合、翼上で分離された液体の大部分が、遠くに移送されなければならず、かつチャネルがそのような寸法にされる必要がある。管状のセクションの直径、または角度を付けられた輪郭形状の幅または高さなどのチャネルの典型的な寸法は、通常３から５０ｍｍ適切には５から３０ｍｍの範囲、特に５から２０ｍｍの範囲にある。上記で説明されたように縁部にチャネルを配置することは、チャネルの一部が翼の凸状の側面に容易に配置されることができるという利点を有し、ここでは、チャネルが気体流を最小に撹乱し、その結果、最高の気体速度が優勢であるその凹状の側面に向かう延長部を最小にすることができる。
【００８３】
液体キャッチャチャネルは、翼の各長手方向の縁部に沿って、好ましくは長手方向スリットの形態である液体のための取入開口を有し、この取入開口は、適切には１から２０ｍｍの間、好ましくは１から１２ｍｍの間、より好ましくは２から１０ｍｍの間の幅を有する。
【００８４】
図１に概略的に示されている実施形態は、翼タイプの流体取入装置の典型的な構成である。しかし、図１に示されている流体取入装置のタイプから離れて、本発明による流体キャッチャチャネルは、ＧＢ１ １１９ ６９９の図１〜３を参照にして説明された実施形態などの他のタイプにも適用されることができる。この実施形態では、翼が、混合物供給流を一方の側に偏向させるようにして配置され、翼の他方の側の空間が側壁と接続された壁によって画定され、それによって、その一方の側面が一連の翼によって形成されている箱様の構成が得られる。一連の翼は、この場合下向きの方向を有してもよく、それによって液体相が、下のトレイ上へのいくつかの流れで下向きに流れる、またはカラムの底部部分に直接集まる。この英国明細書の図４および５が、本明細書の図１の一般的なタイプであるが、本発明による流体キャッチャチャネルがないことが、観察される。
【００８５】
本発明による翼のさらなる実施形態を示している図８を、ここで参照する。翼９０は、下向きに流れる流体取入装置に特に適している。
【００８６】
翼９０は、２つの上流位置９４、９５から下流位置９６、９７へ延びる、図示されている例ではほぼ一致している２つのキャッチングチャネル９２、９３を備える。図示されているように真直ぐ、または適切な排出口位置に向かって曲線状である、図示されているような共通の液体ガイダンスチャネル９９を配置することが、さらに可能である。図５を参照にした説明と同様に、上流端部は、取入チャネルを画定している壁／板（図示せず）に、好ましくは密封的に接続または取付されている。
【００８７】
液体キャッチャチャネルは、いかなる適切な材料から、適切には翼と同じ金属から作製されてもよく、溶接、ネジ締め、曲げ加工を含む、知られている技術を使用して翼と接続または一体化されてもよい。
【００８８】
本発明に従って、気体とともに上向きに搬送される液体の巻込み量を減少させることによって、上方の内部部品内の分離義務が最小化される。
【００８９】
本発明の流体取入装置は、高真空蒸留カラム内で有利に使用されることができる。通常、このようなカラム内では、供給混合物は、３０〜５０ｗｔ％の液体を含む。１００ｍ／ｓを超える取入速度では液体巻込量が大きくなることがあり、それによって、流体取入装置に入り、かつ気体とともに上向きに搬送される全液体の相対的な割合は、１０％を超えることがわかっている。取入速度がより高くなると、巻込量がさらに高くなる。高い巻込量の形態は、流体取入装置上に通常設置されるウォッシュベッドについての問題を呈する。本発明は、巻込量を著しく減少させる。
【００９０】
本発明の流体取入装置はまた、分離容器内で有利に使用されることができる。取入装置の全体分離効率が良いほど、コアレッサ、メッシュパッド、翼パック、または遠心液体分離器（スワールデック、サイクロン、マルチサイクロン）などのカラム内の他の分離内部部品に対するタスクが容易になる。このことは、このような他の内部部品に対する緩い設計基準を可能にする、かつ／または、より高いスループットを可能にする、かつ／または小さいおよび／または低価格の分離器を構成することを可能にする。
【００９１】
容器は、鉛直カラムであっても、別のタイプの容器であってよい。
【実施例】
【００９２】
流体取入装置が、本発明による流体キャッチャチャネルによってリトロフィットする前および後で試験された。流体取入装置が、全体的に図１に示されているように直径１ｍのカラム内に水平方向に装着されたが、１４の翼が、それぞれ７つの翼の２つのスタック列で両側に配置されている、全体で２８の翼を有する二重梯子構成を有した。各翼は、０.１４４ｍの高さであり、カラム取入口へのフィードパイプは、０.２８ｍの直径を有した。
【００９３】
液体キャッチャチャネルの装着の前に、流体取入装置が試験された。水／空気混合物が、その中で高真空ユニットへの移送ライン中に通常存在するのと同じサイズを有する小滴として水が空気中に散布される、フィードパイプに供給された。３０〜６０ｍ／ｓの空気取入速度の範囲にわたって、および０．３の水対空気の質量比を使用して、試験が行われた。
【００９４】
気体内の巻込の量が、翼取入装置の上方に装着された翼パックを使用して決定された。翼パック内で捕捉された水が排出され、量が測定された。巻込量は、気体の体積当たりの翼パックによって回収された液体の重量として定義されることができる。
【００９５】
次に、流体取入装置、水平な気体流の主方向に対して４５度の縁部が得られるように、０.１４４ｍの等しい高さおよび長さを有する８７（図５）のような三角形の翼端部部分を装備された。この縁部に沿って、キャッチャチャネル８３が配置され、それによって、気体流の主方向と４５度の角度を有した。チャネル部分８３の長さは、０．２２ｍであった。チャネルが、元の翼の水平方向の上側縁部に沿って、図５で符号８５によって示されているように流体取入装置の上部壁板へさらに延びた。
【００９６】
キャッチャチャネルは、図７に示されているような形状１２１を有した。上部での半円形の管の直径は、１０ｍｍであった。翼の上側縁部とチャネルの縁部の間の翼の凹状の側面上のスリットのサイズは、３ｍｍであった。
【００９７】
それ以外は同一の条件を使用して本発明によるキャッチャチャネルの設置後に行われた試験は、巻込量が空気取入速度の範囲にわたって２から３分の１だけ減少されることを示した。
【００９８】
すでに説明されたように、気体流の主方向とほぼ平行である、上側のまたは下側縁部の、少なくとも一部分に沿って長手方向に走るキャッチャチャネルなどの、他のキャッチャチャネルが配置されてもよい。これらは、リトロフィットによる傾斜したキャッチャチャネルの設置は可能ではないが、長手方向チャネルのリトロフィットは可能である、たとえば取入装置の特定の翼上などに、気体流の主方向に対して傾斜されたキャッチャチャネルに加えて、またはまさにその代わりに設置されてもよい。
【００９９】
このような長手方向キャッチャチャネルが有用であるところの特定の状況は、いわゆる二重の（または複数の）梯子翼取入装置である。これらは、図１に示されているものとほぼ同様であるが、２つ（２つ以上）の翼の梯子または層が、上下に重ねられている。このことは、そうしない場合にカラム内への設置のためにマンホールを通過するために翼が大きくなりすぎるとき、通常行われる。たとえば、図４の翼が、１つの傾斜されたキャッチャチャネル５１、５２、５３をそれぞれ有する、３つの重ねられた翼で形成されてもよい。
【０１００】
二重梯子または多梯子翼取入装置では、より高くに装着された翼が、それらの下側の長手方向縁部で、下側翼梯子から出る気体から上向きの直交流を受ける。上側の翼の下側長手方向縁部での液体キャッチャチャネルが、下側縁部で液体を集めることになり、それと同時に上向きの流れる気体から下側縁部を遮断し、それによって再巻込みの機会が最小化される。翼取入装置の一番下の長手方向縁部でも、液体キャッチャチャネルが有用であることを証明することができる。
【０１０１】
明らかに、二重または多梯子構成では、上側の翼の下側縁部と下側の翼の上側縁部が両方、液体キャッチャチャネルを備えてもよい。特定の実施形態では、このことは、翼の間に使用可能な空間がほとんどないときに有用である、２つの隣接する長手方向チャネルが、互いに接続または一体化されることができる。これの特定の実施形態が、図９に概略的に示されており、ここで、図６のように上側の翼１８１の下側部分の後端部と下側の翼１８２の上側の部分の断面図が示され、この中で、上側の翼の下側縁部１８８および下側翼の上側縁部１８９の、組み合わせられた液体キャッチャチャネル１８５、１８６の１つの可能な実施形態が、それぞれ示されている。
【０１０２】
したがって、液体と気体の混合物を容器内に導入することに適した流体取入デバイがまた提供され、この流体取入装置は、液体と気体の混合物を受けるための取入端部を有する取入フローチャネル、および取入フローチャネルに沿って前後に並べて配置された複数の曲線状のガイディング翼を備え、各翼は、取入フローチャネルの取入端部に向かって延びる遮断部分、および長手方向縁部の間に延びる後端部を有する外向きに方向付けられた偏向部分を備え、曲線状の翼が、ほぼ凸状の側面およびほぼ凹状の側面を有し、２つの連続する翼の偏向部分が、取入装置の排出チャネルを形成し、かつ少なくとも１つの翼が、その偏向部分の一方または両方の長手方向縁部の少なくとも一部分に沿った液体キャッチャチャネルを備えて、提供される。
【０１０３】
高い供給速度は、翼の長手方向縁部で、特に、翼の偏向部分の後端部で生じる、すでに分離された液体を気体内に再巻込みする顕著なメカニズムになり得る。実質上翼に沿った流体流の主方向の方向を称す長手方向という表現が、本明細書で使用され、図１のような方向の装置での通常動作中の、通常水平方向である。
【０１０４】
このようなキャッチャ縁部は、長手方向縁部と交差する角度で流れる気体によって生じる再巻込みを抑制する。
【０１０５】
図１０をここで参照する。図１０は、流体取入装置２０１の拡大部分を概略的に示し、翼の後端部２２７ａ、ｂ、ｃ、ｄに沿った水平方向の上側および下側縁部２３０ａ、ｂ、ｃ、ｄおよび２３１ａ、ｂ、ｃ、ｄを有して示されている、翼２２０ａ、２２０ｂ、２２０ｃ、および２２０ｄを備える。装置２０１は、図１の示されているものと全体的にほぼ類似であるが、図１０は、様々な翼に関して、長手方向液体キャッチャチャネル２４０ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅの様々な実施形態のいくつかの態様を示している。図６は、矢印Ａに沿って見られたときの後縁を通る断面を表しており、その目的のために、２００が、図１０の対応する参照番号に達するために図６の参照番号に加えられるべきである。以前の図６に関する説明がさらに参照され、これがここでも同様に適用される。
【０１０６】
縁部上を上向きに流れる気体に沿って取得された液体、たとえば２３０ａが、チャネル２４０ａ内に捕捉され、かつ液体キャッチャチャネル２４０ａの下流端部２５２ａに向かってガイドされ、このようにして再巻込みが抑制される。
【０１０７】
液体キャッチャチャネル２４０ｂは、下流端部２５２ｂが後縁部２３２ｂを越えて延びていることを除いて同様である。流体取入装置からさらに横方向に離れると、局所的な気体速度が低下し、その結果、その箇所での再巻込みの機会がさらに最小化される。翼の後縁部２３２ｂを越えて延びるセクションが、その端部に排出口２５２ｃを有する完全に密閉された管によって適切に形成される。
【０１０８】
液体キャッチャチャネル２４０ｃが、図６に関してすでに説明されたように、管状のセクションの代わりに角度を付けられた輪郭形状によって形成される。
【０１０９】
液体キャッチャチャネル２４０ｄもまた、管状のセクションによって形成されるが、しかし、翼を越えて延びる部分２５８ｄが、液体を所望の方向にガイドするように、下向きに曲げられている。このことは、高速でのカラム壁への液体流の衝撃による再巻込みの機構を抑制するためにカラム壁に近い翼端部で有利であることができる。
【０１１０】
上側の長手方向縁部で示されている液体キャッチャチャネル変形形態が、下側長手方向縁部に、または、他の形状またはカラム内での配向での、水平方向でない翼の長手方向縁部に同様に適用されることができること理解されよう。
【０１１１】
翼２２０ｄの下側長手方向縁部での液体キャッチャチャネル２４０ｅが、一例である。下側縁部では、重力が、縁部上で下向きに液体のいくらかを引き出す。他方では、下側縁部に、気体の直交流の可能性があることを理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【０１１２】
【図１】鉛直カラム内の流体取入装置を示す概略図である。
【図２】本発明による翼の実施形態を示す概略図である。
【図３】本発明による翼の実施形態を示す概略図である。
【図４】本発明による翼の実施形態を示す概略図である。
【図５】流体取入装置の壁とともに本発明による翼のいくつかの実施形態を示す概略図である。
【図６】本発明による２つの翼の後部部分を通る略断面図である。
【図７】本発明によるさらなる翼の後部部分を通る略断面図である。
【図８】本発明による翼のさらなる実施形態を示す概略図である。
【図９】本発明による特定の実施形態を示す略断面図である。
【図１０】本発明による流体取入装置の拡大部分を示す概略図である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体と気体の混合物を容器内に導入することに適した流体取入装置であって、
液体と気体の混合物を受けるための取入端部を有する取入フローチャネル、および
取入フローチャネルに沿って前後に並べて配置された複数の曲線状のガイディング翼を備え、各翼が、取入フローチャネルの取入端部に向かって延びる遮断部分と、曲線状の翼のほぼ凸状の側面およびほぼ凹状の側面を画定する外向きに方向付けられた偏向部分とを備え、２つの連続する翼の偏向部分が、取入装置の排出チャネルを形成し、かつ排出チャネル内での気体流の主方向を画定しており、
少なくとも１つの翼が、翼に対して上流位置から下流位置へ延びる液体キャッチャチャネルを備え、かつ上流位置と下流位置の間の翼に沿った仮想線が、気体流の主方向からずれている、流体取入装置。
【請求項２】
仮想線が、少なくとも１０度以上、好ましくは２０度以上、および大きくても７５度以下、好ましくは６５度以下の角度だけ、気体流の主方向からずれている、請求項１に記載の流体取入装置。
【請求項３】
少なくとも上流位置が、翼の縁部にある、請求項１または２に記載の流体取入装置。
【請求項４】
液体キャッチャチャネルが、翼の縁部の少なくとも一部分に沿って延びている、請求項１〜３のいずれか一項に記載の流体取入装置。
【請求項５】
通常動作中の気体流の主方向が水平方向であり、かつ翼の偏向部分が上側縁部と下側縁部の間に延び、上流位置が下側縁部から第１の距離にあり、かつ下流位置が、下側縁部から、第２の、より小さい距離にある、請求項１〜４のいずれか一項に記載の流体取入装置。
【請求項６】
流体取入装置が、箱様の構造を画定する壁を備え、液体キャッチャチャネルが、箱様の構造から延びる翼の一部に配置され、かつ、その上流位置でのキャッチャチャネルが、壁の１つに対して密封的に配置されている、請求項１〜５のいずれか一項に記載の流体取入装置。
【請求項７】
翼の偏向部分の幅が下流方向に減少している、請求項１〜６のいずれか一項に記載の流体取入装置。
【請求項８】
複数の液体キャッチャチャネルが、翼上に配置されている、請求項１〜７のいずれか一項に記載の流体取入装置。
【請求項９】
気体流の主方向と異なる方向にずれた２つの液体キャッチャチャネルが配置されている、請求項１〜８のいずれか一項に記載の流体取入装置。
【請求項１０】
液体キャッチャチャネルが、翼の凸状の側面の後ろの第１チャネル縁部から、曲線状の翼によって画定された平面内に配置された第２の長手方向チャネル縁部へ、またはその平面を越えて翼の凹状の側面に向かって延びている、請求項４に記載の流体取入装置。
【請求項１１】
液体キャッチャチャネルが、曲線状の翼の長手方向縁部と接続または一体に形成されている、請求項４または１０に記載の流体取入装置。
【請求項１２】
液体キャッチャチャネルが、翼の後端部の下流端部まで、または下流端部を越えて延びる下流端部を有する、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の流体取入装置。
【請求項１３】
翼の少なくとも１つの偏向部分が、液体キャッチャチャネルを備える長手方向縁部を有する、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の流体取入装置。
【請求項１４】
少なくとも２つの翼の梯子が、上下に重ねられ、かつ、液体キャッチャチャネルが、上側の翼の下側縁部、下側の翼の上側縁部のうちの少なくとも１つに沿って配置されている、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の流体取入装置。
【請求項１５】
液体と気体の混合物を、気体液体接触容器内に、特に特に蒸留カラム、より詳細には高真空蒸留カラム内または、分離容器内に導入するための、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の流体取入装置の使用。
【請求項１６】
流体取入装置が、
液体と気体の混合物を受けるための取入端部を有する取入フローチャネル、および
取入フローチャネルに沿って前後に並べて配置された複数の曲線状のガイディング翼を備え、各翼が、取入フローチャネルの取入端部に向かって延びる遮断部分、曲線状の翼のほぼ凸状の側面およびほぼ凹状の側面を画定する外向きに方向付けられた偏向部分を備え、２つの連続する翼の偏向部分が、取入装置の排出チャネルを形成し、かつ排出チャネル内での気体流の主方向を画定している、
液体と気体の混合物を容器内に導入することに適した流体取入装置をリトロフィットする方法であって、
少なくとも１つの翼に、翼に対して上流位置から下流位置へ延びる液体キャッチャチャネルを提供するステップを含み、上流位置と下流位置の間の翼に沿った仮想線が、気体流の主方向からずれている、方法。
【請求項１７】
少なくとも１つの翼に液体キャッチャチャネルを提供するステップが、翼に翼端部部分を接続するステップを含み、液体キャッチャチャネルの少なくとも一部分が、翼端部部分上に配置される、請求項１５に記載の方法。
【請求項１８】
請求項１６または１７に記載の方法において、既存の流体取入装置の翼上に装着されるように構成された複数の液体キャッチャチャネル。
【請求項１】
液体と気体の混合物を容器内に導入することに適した流体取入装置であって、
液体と気体の混合物を受けるための取入端部を有する取入フローチャネル、および
取入フローチャネルに沿って前後に並べて配置された複数の曲線状のガイディング翼を備え、各翼が、取入フローチャネルの取入端部に向かって延びる遮断部分と、曲線状の翼のほぼ凸状の側面およびほぼ凹状の側面を画定する外向きに方向付けられた偏向部分とを備え、２つの連続する翼の偏向部分が、取入装置の排出チャネルを形成し、かつ排出チャネル内での気体流の主方向を画定しており、
少なくとも１つの翼が、翼に対して上流位置から下流位置へ延びる液体キャッチャチャネルを備え、かつ上流位置と下流位置の間の翼に沿った仮想線が、気体流の主方向からずれている、流体取入装置。
【請求項２】
仮想線が、少なくとも１０度以上、好ましくは２０度以上、および大きくても７５度以下、好ましくは６５度以下の角度だけ、気体流の主方向からずれている、請求項１に記載の流体取入装置。
【請求項３】
少なくとも上流位置が、翼の縁部にある、請求項１または２に記載の流体取入装置。
【請求項４】
液体キャッチャチャネルが、翼の縁部の少なくとも一部分に沿って延びている、請求項１〜３のいずれか一項に記載の流体取入装置。
【請求項５】
通常動作中の気体流の主方向が水平方向であり、かつ翼の偏向部分が上側縁部と下側縁部の間に延び、上流位置が下側縁部から第１の距離にあり、かつ下流位置が、下側縁部から、第２の、より小さい距離にある、請求項１〜４のいずれか一項に記載の流体取入装置。
【請求項６】
流体取入装置が、箱様の構造を画定する壁を備え、液体キャッチャチャネルが、箱様の構造から延びる翼の一部に配置され、かつ、その上流位置でのキャッチャチャネルが、壁の１つに対して密封的に配置されている、請求項１〜５のいずれか一項に記載の流体取入装置。
【請求項７】
翼の偏向部分の幅が下流方向に減少している、請求項１〜６のいずれか一項に記載の流体取入装置。
【請求項８】
複数の液体キャッチャチャネルが、翼上に配置されている、請求項１〜７のいずれか一項に記載の流体取入装置。
【請求項９】
気体流の主方向と異なる方向にずれた２つの液体キャッチャチャネルが配置されている、請求項１〜８のいずれか一項に記載の流体取入装置。
【請求項１０】
液体キャッチャチャネルが、翼の凸状の側面の後ろの第１チャネル縁部から、曲線状の翼によって画定された平面内に配置された第２の長手方向チャネル縁部へ、またはその平面を越えて翼の凹状の側面に向かって延びている、請求項４に記載の流体取入装置。
【請求項１１】
液体キャッチャチャネルが、曲線状の翼の長手方向縁部と接続または一体に形成されている、請求項４または１０に記載の流体取入装置。
【請求項１２】
液体キャッチャチャネルが、翼の後端部の下流端部まで、または下流端部を越えて延びる下流端部を有する、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の流体取入装置。
【請求項１３】
翼の少なくとも１つの偏向部分が、液体キャッチャチャネルを備える長手方向縁部を有する、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の流体取入装置。
【請求項１４】
少なくとも２つの翼の梯子が、上下に重ねられ、かつ、液体キャッチャチャネルが、上側の翼の下側縁部、下側の翼の上側縁部のうちの少なくとも１つに沿って配置されている、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の流体取入装置。
【請求項１５】
液体と気体の混合物を、気体液体接触容器内に、特に特に蒸留カラム、より詳細には高真空蒸留カラム内または、分離容器内に導入するための、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の流体取入装置の使用。
【請求項１６】
流体取入装置が、
液体と気体の混合物を受けるための取入端部を有する取入フローチャネル、および
取入フローチャネルに沿って前後に並べて配置された複数の曲線状のガイディング翼を備え、各翼が、取入フローチャネルの取入端部に向かって延びる遮断部分、曲線状の翼のほぼ凸状の側面およびほぼ凹状の側面を画定する外向きに方向付けられた偏向部分を備え、２つの連続する翼の偏向部分が、取入装置の排出チャネルを形成し、かつ排出チャネル内での気体流の主方向を画定している、
液体と気体の混合物を容器内に導入することに適した流体取入装置をリトロフィットする方法であって、
少なくとも１つの翼に、翼に対して上流位置から下流位置へ延びる液体キャッチャチャネルを提供するステップを含み、上流位置と下流位置の間の翼に沿った仮想線が、気体流の主方向からずれている、方法。
【請求項１７】
少なくとも１つの翼に液体キャッチャチャネルを提供するステップが、翼に翼端部部分を接続するステップを含み、液体キャッチャチャネルの少なくとも一部分が、翼端部部分上に配置される、請求項１５に記載の方法。
【請求項１８】
請求項１６または１７に記載の方法において、既存の流体取入装置の翼上に装着されるように構成された複数の液体キャッチャチャネル。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公表番号】特表２００８−５４０１１１（Ｐ２００８−５４０１１１Ａ）
【公表日】平成２０年１１月２０日（２００８．１１．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−５１１６９６（Ｐ２００８−５１１６９６）
【出願日】平成１８年５月１６日（２００６．５．１６）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＥＰ２００６／０６２３５４
【国際公開番号】ＷＯ２００６／１２２９４０
【国際公開日】平成１８年１１月２３日（２００６．１１．２３）
【出願人】（５９０００２１０５）シエル・インターナシヨナル・リサーチ・マートスハツペイ・ベー・ヴエー (301)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２０年１１月２０日（２００８．１１．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年５月１６日（２００６．５．１６）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＥＰ２００６／０６２３５４
【国際公開番号】ＷＯ２００６／１２２９４０
【国際公開日】平成１８年１１月２３日（２００６．１１．２３）
【出願人】（５９０００２１０５）シエル・インターナシヨナル・リサーチ・マートスハツペイ・ベー・ヴエー (301)
【Ｆターム（参考）】
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