KR20160061397A

KR20160061397A - 액체 분배기들을 포함하는 컬럼 및 각도 프로파일들로 구성된 물질 전달 트레이들

Info

Publication number: KR20160061397A
Application number: KR1020167010880A
Authority: KR
Inventors: 게르하르트 알츠너; 크리스티안 마텐
Original assignee: 린데 악티엔게젤샤프트
Priority date: 2013-09-25
Filing date: 2014-08-05
Publication date: 2016-05-31
Also published as: ZA201601464B; RU2694865C2; AU2014327820B2; RU2016115639A; RU2018126305A3; EP3049184A1; US10201765B2; RU2670891C9; MY177822A; PH12016500544B1; CN105579126B; WO2015043698A1; JP2016536109A; AU2014327820A1; BR112016006075A2; CA2922771A1; RU2670891C2; KR102188015B1; PH12016500544A1; JP6355722B2

Abstract

본 발명은, 길이방향 축선(L)을 따라 연장되고, 그리고 컬럼(1, 2, 3, 4)의 내부를 둘러싸는, 쉘(10); 컬럼(1, 2, 3, 4)의, 길이방향 축선(L)에 대해 횡방향으로 연장하는 컬럼 횡단면(Q)을 따라 연장되는, 1 개 이상의 물질 전달 트레이(100); 및 액상(F)을 1 개 이상의 물질 전달 트레이(100)에 공급하도록 설계되는, 1 개 이상의 액체 분배기(200, 300)를 가지는 컬럼에 관한 것이다. 본 발명에 따라, 물질 전달 트레이(100)는, 서로에 대해 평행하게 그리고 서로로부터 이격되게, 더 자세하게는 각진 프로파일들의 형태로 연장되는 복수의 런오프 요소들(101)을 가지며, 상기 런오프 요소들은 컬럼 횡단면(Q)을 따라 각각 연장되며, 상기 런오프 요소들(101) 각각은, 컬럼 횡단면(Q)을 따라 연장되는 제 1 및 제 2 런오프 표면들(102a, 103a)을 가지며, 그리고, 상기 2 개의 런오프 표면들(102a, 103a)은 액체 분배기(200, 300)의 방향으로 길이방향 축선(L)을 따라 수렴되고, 그리고, 만나고, 그리고, 그렇게 해서, 컬럼 횡단면(Q)을 따라 연장되는 에지(104)를 형성하며, 그리고, 상기 액체 분배기(200, 300)는 런오프 요소들(101)의 에지들(104)에 액상(F)을 적용하도록 설계되어서, 각각의 런오프 요소(101)에 적용되는 액상(F)은 각각의 에지(104)의 양 측면들에서 런오프 표면들(102a, 103a)을 통해 각각의 런오프 요소(101)로부터 빠져나간다.

Description

액체 분배기들을 포함하는 컬럼 및 각도 프로파일들로 구성된 물질 전달 트레이들 {COLUMN COMPRISING LIQUID DISTRIBUTORS AND MASS TRANSFER TRAYS MADE UP OF ANGLE PROFILES}

본 발명은, 더 자세하게는 액상과 상기 액상에 대해 대항류로(in countercurrent) 통과되는 기상 사이에서 물질 전달 및/또는 에너지 전달을 위한 컬럼에 관한 것이다.

이러한 종류의 컬럼들은 쉘을 가지며, 이 쉘은 길이방향 축선을 따라 연장되고, 컬럼의 내부를 둘러싸고, 그리고 1 개 이상의 물질 전달 트레이를 가지며, 이 물질 전달 트레이는 길이방향 축선에 대해 횡방향으로 연장하는 컬럼 횡단면에 걸쳐 컬럼의 내부에서 연장된다. 이러한 컬럼은, 또한 1 개 이상의 액체 분배기를 가지며, 이 액체 분배기는 액상을 1 개 이상의 물질 전달 트레이에 공급하도록 설계되어, 1 개 이상의 물질 전달 트레이를 통해 대항류로 통과되는 기상에 의한 물질 전달 및/또는 에너지 전달을 허용한다.

상기에 언급된 종류의 컬럼들은, 예를 들어 오일 스크럽 컬럼(oil scrub column)들(주요한 정류탑(fractionator)들로서 지칭됨)로서, 워터 ?치(water quench) 컬럼들(?치 물 타워(quench water tower)들로서 지칭됨)로서, 그리고 또한 원유의 프로세싱에서 대기 증류(atmospheric distillation) 및 감압(vacuum) 증류를 위한 컬럼들로서 사용된다. 비교적 긴-체인 하이드로카본(long-chain hydrocarbon)들을 갖는 그 결과 발생하는 응축물들 때문에, 이러한 컬럼들은, 사용되는 물질 전달 트레이들 및/또는 요소들에 대한 손상의 결과들에 의해 극심한 파울링(fouling)들을 겪는다.

상기 오일 스크럽 컬럼들에서의 가장 큰 파울링 문제는 폴리머의 형성에 의한 개별적인 물질 전달 트레이의 파울링이다. 이러한 폴리머 형성은 본질적으로 2 개의 기구들에 기초한다.

우선적으로, 응축(condensing) 성분들은 모노머(monomer)들(이들은, 예를 들어 나프텐들(naphthenes), 인딘들(indenes) 또는 스티렌들(styrenes)과 같은 불포화 하이드로카본들임)을 포함한다. 이러한 모노머들은 특정한 조건들 중에서 폴리머들을 형성할 수 있다. 이러한 조건들은 중합(polymerization)에 대해 다루기 쉬운(amenable) 온도 범위, 충분히 높은 농도의 모노머들의 존재, 내부들 상의 긴 체류 시간들, 및 녹(rust)의 존재를 포함할 수 있다. 이러한 영향들은 "파울링 인자들"로서 지칭된다. 모든 4 개의 조건들은 원칙적으로 일어나는 것이 방지되어야 한다.

둘째로, 제 1 스크러빙 매질로서 석유 스피릿 섹션에 도입되는, 대부분의 액체 하이드로카본들은, 석유 스피릿 섹션을 통해 하향으로 진행 중에(on the way) 증발한다. 그 결과, 액체의 가장 작은 양(그리고, 그러므로, 액체의 가장 긴 체류 시간으로)은 석유 스피릿 섹션의 하부 단부에서 물질 전달 트레이들 또는 요소들 상에 존재한다. 리플럭스를 증가하는 경우, 게다가, 보다 긴-체인(longer-chain) 하이드로카본들의 증발에서의, 그리고, 이에 따라, 기체 상부 생성물의 온도의 증가가 존재한다.

따라서, 이러한 기초 위에서, 본 발명에 의해 언급된 문제는, 전달 활동성 및 용량으로부터의 디트랙션(detraction)들 없이(더 자세하게는, 임의의 실질적인 디트랙션들 없이), 파울링에 대해 덜 민감한 이전에 언급된 종류의 컬럼을 설계하는 문제이다.

이러한 과제는 제 1 항의 특징들을 가지는 컬럼에 의해 해결된다.

따라서, 서로에 대해 평행하게 그리고 서로로부터 이격되게, 더 자세하게는 각진 프로파일들의 형태로 연장되는 복수의 런오프 요소들을 가지는 물질 전달 트레이에 대한 제공이 이루어지며, 상기 런오프 요소들은 상기 컬럼 횡단면을 따라 각각 연장되며, 여기서, 런오프 요소들 각각은, 컬럼 횡단면을 따라 연장되는 제 1 및 제 2 런오프 표면들(더 자세하게는 평면의 표면들)을 가지며, 여기서, 2 개의 런오프 표면들은, 각진 방식으로, 액체 분배기의 방향으로, 컬럼 쉘의 길이방향 축선을 따라 수렴되고, 그리고 만나고, 그리고, 그렇게 해서, 상기 컬럼 횡단면을 따라 연장되는 에지를 형성하며, 여기서, 액체 분배기는 규정된 방식으로 물질 전달 요소들의 에지들에 액상을 적용하도록 설계되어서, 각각의 런오프 요소에 적용되는 액상은 에지의 양 측면들에서 런오프 표면들을 통해 각각의 런오프 요소로부터 빠져나간다. 런오프 요소들의 에지들은 또한 라운딩된 디자인(rounded design)일 수 있다. 런오프 요소들은, 바람직하게는 강조된(accentuated) 에지를 가질 수 있다.

또한, 본 발명에 따라, 액체 분배기는 다수의 컷아웃들을 가지며, 이 컷아웃들을 통해, 액상이 런오프 요소들의 에지들에 적용될 수 있으며, 이 컷아웃들 각각은 할당된 런오프 요소들의 에지 상에 수직하게 배열된다. 또한, 액체 분배기는 복수의 최종 분배기 채널들을 가지며, 이 복수의 최종 분배기는 상기 컬럼 횡단면을 따라 그리고 또한 런오프 요소들에 대해 횡방향으로 각각 연장된다. 또한, 최종 분배기 채널들 각각은, 컬럼 횡단면을 따라 연장되는 베이스, 및 상기 베이스들로부터 시작하는 2 개의 측벽들을 가지며, 상기 측벽들 각각은 상부 림을 가지며, 그리고 빈공간들, 더 자세하게는 직사각형 빈공간들의 형태의 컷아웃들 2 개의 상부 림들에서 형성된다.

각진 프로파일들의 형태의 런오프 요소들(특히, 동일한 아암들을 갖는 런오프 요소들)의 경우에서, 런오프 요소들은 2 개의 아암들을 가지며, 이 2 개의 아암들은 액체 분배기의 방향으로 길이방향 축선을 따라 각지게(angularly), 더 자세하게는 직각으로(at right angles) 수렴되고(converge), 그리고 만나고, 그리고, 그렇게 해서, 컬럼 횡단면을 따라 연장되는 에지를 형성한다. 각진 프로파일 또는 각각의 런오프 요소의 런오프 표면들은, 이후, 아암들의 상향으로 회전된 상부 면들(즉, 액체 분배기를 향하는 면들)에 의해 형성된다.

아암들 또는 런오프 표면들은, 바람직하게는 80˚ 내지 100˚의 범위의 각도, 더 자세하게는 90˚의 각도를 포함한다. 길이방향 범위의 이들의 방향에 대해 수직한 런오프 표면들의 폭은, 바람직하게는 40 mm 내지 150 mm, 바람직하게는 100 mm이다.

컬럼의, 또는 컬럼 쉘의 상기 길이방향 축선은, 바람직하게는 (작동을 위해 적합하게 배열되고 준비된 컬럼에 기초를 둠) 수직선을 따라 연장된다. 컬럼의 쉘은, 적어도 단면들이 실린더형 디자인(design)이며, 이 때 컬럼의 길이방향 축선은, 이러한 경우에, 쉘의 실린더 축선(cylinder axis)과 일치한다.

본 발명의 물질 전달 트레이는, 다시 말해 런오프 표면들로부터 빠져나오는 액상에 의한 액상의 다수의 커튼(curtain)들의 발생, 및 또한, 가능하게는 그리고 추가적으로, 런오프 표면들 상의 2 개의 상(phase) 층(layer)의 발생을 유리하게 가능하게 하며, 이는 개선된 효율에 기여한다. 이러한 점에서, 본 발명의 전달 트레이들(캐스케이드 트레이(cascade tray)로서 또한 지칭됨)이 이중-유동 트레이들과 비교가능한(comparable) 것이 실험에서 나타난다. 이러한 것들은 다운커머(downcomer) 없지만 비교적 큰 통로 개구들을 갖는, 더 자세하게는 20 mm 내지 40 mm의 범위의 직경을 갖는 시브 트레이들이며, 여기서 기상 및 액상은 통로 개구들을 통해 대항류로 유동한다.

시험들은, 상기 캐스케이드 트레이들이 단일-유동의 나란한(side-to-side) 배플(baffle)들에 대한 용량 및 효율에 대해 우수한 것을 추가적으로 나타낸다. 나란한 배플들은 단일-유동이거나 다수-유동인, 경사진 또는 수평한 컬럼 트레이들이며, 이 컬럼 트레이들은, 특히, 관통 구조(through construction)이고(따라서 통로 개구들이 없음), 그리고 단지 컬럼 횡단면의 일부분에 걸쳐 연장되며, 이 때 포개어져 배열되는 컬럼 트레이들은 서로로부터 오프셋되어(offset), 하나의 컬럼 트레이로부터 빠져나가는(flowing off) 상이 그 아래에 배열되는 컬럼 트레이 상에 도달한다. 예들 들어, 이러한 컬럼 트레이들은 컬럼의 대향 측면들 상에서 대안적으로 배열될 수 있어서, 액상은 컬럼에서 하향으로 진행 중에 앞뒤로(back and forth) 유동한다.

이들의 구조로 인해, 본 발명의 물질 전달 트레이들은, 유리하게, 예를 들어, 빠르게 막힐(clogged) 수 있는 임의의 작은-영역 개구들의 부재 시, 파울링에 대해 취약하지 않다. 효율은 비교적 높다(실험들에 따라, 대략 단일-유동 또는 이중-유동 나란한 배플들의 효율보다 대략 2배 만큼 큼). 더욱이, 이들의 용량은 나란한 배플들의 용량을 초과한다. 비록 하부지지형(underslung) 지지부들이, 바람직하게는 사용되지만(아래 참조), 각진 런오프 요소들 때문에, 본 발명의 물질 전달 트레이들은, 또한 비교적 높은 구조 강도를 가진다.

런오프 요소들 또는 이들 런오프 표면들(또는 상기 아암들)은, 바람직하게는 길이방향으로 연장된 디자인(design)이며, 길이방향 범위의 이들의 방향을 따라, 이들이 이러한 방향에 대해 횡단하는 이들의 길이보다 더 큰 길이를 가지고, 그리고, 바람직하게는 전체 컬럼 횡단면에 걸쳐, 즉 쉘의 내측 영역으로부터 컬럼의 쉘의 반대편의 내측 영역으로 연장되는 것을 의미한다. 이러한 런오프 요소들은 복수의 세그먼트들로 구성될 수 있으며, 각각의 런오프 요소들 그 자체가 런오프 요소로서 설계되고, 그리고 길이방향 범위의 방향을 따라 잇따라서(one after another) 배열된다. 2 개의 이러한 세그먼트들 사이에 존재하는 갭(gap)(그리고, 복합 런오프 요소의 런오프 표면들을 차단함)은 캡핑(capping) 요소에 의해 감춰질 수 있으며, 캡핑 요소는 각각의 세그먼트의 2 개의 런오프-표면 세그먼트들에 맞닿아 지탱하여, 균일한 런오프 요소의 전체적인 압입(impression)을 부여하며, 이 런오프 요소는, 특히, 본질적으로 전체 컬럼 횡단면을 따라 오일 스크럽 컬럼의 쉘의 일 내측 영역으로부터 오일 스크럽 컬럼의 쉘의 반대편 내측 영역으로 연장된다.

물질 전달 트레이는 바람직하게는 전체 컬럼 횡단면에 걸쳐 연장되며, 이 때 런오프 요소들은 서로 평행하게 연장하며, 바람직하게는 길이방향 범위의 이들의 방향에 대해 횡방향으로 서로로부터 동일간격으로 배열되어, 인접한 런오프 요소들의 쌍들이 물질 전달 트레이 내에 길게 형성된(elongated) 통로 개구 또는 홀을 규정하며, 이 물질 전달 트레이를 통해, 기상(gaseous phase)이 컬럼 쉘의 길이방향 축선을 따라 컬럼 내에서 올라갈 수 있는 것을 의미한다.

더 바람직하게는(with futher preference), 전달 트레이는 캐리어 링을 가지며, 이 캐리어 링을 통해, 물질 전달 트레이가, 제 위치에, 특히 쉘 상에 고정되며, 이 때 캐리어 링은, 바람직하게는 상기 컬럼 횡단면을 따라 컬럼의 쉘의 내측 둘레로 이어진다. 이러한 경우에, 런오프 요소들은, 바람직하게는, 각각의 경우에 제 1 단부 영역에 의해 그리고 반대편에 있는, 제 2 단부 영역에 의해 캐리어 링 상에 놓인다. 이러한 배열에서, 단부 영역들 중 하나는 고정된 베어링을 통해 캐리어 링 상에 장착되며, 다른 단부 영역은 미끄러짐 베어링을 통해 장착된다. 하나의 런오프 요소가 복수의 세그먼트들로 구성된다면, 세그먼트 당 하나의 고정된 베어링이, 바람직하게는 존재하며; 해당 세그먼트의 다른 베어링들은, 바람직하게는 미끄러짐 베어링들이다.

게다가, 물질 전달 요소들은 1 개, 2 개 또는 그 초과 베어러(bearer)들(더 자세하게는 프로파일링된(profiled) 베어러들)에 의해 지지될 수 있으며, 이 베어러들은 서로 평행하게 연장하고 상기 컬럼 횡단면을 따라 연장되며, 이러한 베어러들은 런오프 요소들에 대해 횡방향으로 연장하고, 런오프 요소들 및/또는 이들 구성요소들(상기 참조)이 놓이는 부재(member)들이다. 이들의 반대편 단부 영역들에 의해, 이러한 베어러들 각각은, 바람직하게는, 캐리어 링 아래에서 맞물리고, 캐리어 링 아래에 배열되는 미끄러짐 베어링을 통해 일 측면 상으로, 그리고 캐리어 링 아래에 배열되는 고정된 베어링을 통해 다른 측면 상으로, 쉘에 각각 결합된다.

컬럼은, 바람직하게는 복수의 이러한 물질 전달 트레이들을 가지며, 이 물질 전달 트레이들은 컬럼 쉘의 길이방향 축선을 따라 포개어져 배열되며, 이 때 물질 전달 트레이들은, 바람직하게는 서로 평행하게 연장한다. 2 개의 인접한 물질 전달 트레이들의 런오프 요소들은, 바람직하게는 서로에 대해 오프셋되게(with an offset) 배열되어서, 상부 런오프 요소의 하나의 런오프 표면으로부터 빠져나가는 액상은 오프셋되게 상부 런오프 요소의 아래에 배열되는 하부 런오프 요소의 런오프 요소 상에 나쁜 영향을 미친다(impinge).

이미 설명된 바와 같이, 더 바람직하게는, 1 개 이상의 액체 분배기는 다수의 컷아웃들을 가지며, 이 다수의 컷아웃들을 통해, 액상이 런오프 요소들의 에지들에 및/또는 각진 프로파일들에 적용될 수 있다. 이러한 목적을 위한 컷아웃들은, 바람직하게는 할당된 런오프 요소 또는 각진 프로파일의 에지 상에서 컬럼 쉘의 길이방향 축선을 따라 수직하게 각각 배열된다.

이는, 스프레이 노즐들과는 대조적으로, 액체의 전체 양이 최상부 물질 전달 트레이에서 이미 이용가능한 것이 유리하게 보장되며, 여기서 정기적으로 30% 내지 50%의 액체는 런오프 요소들 사이의 갭들 또는 통로 개구들 내에 결국 있게 되고, 오직 하부 물질 전달 트레이들 상에서만 효과적이게 된다. 따라서, 바람직하게는, 액체 분배기는, 전체적으로 런오프 요소들, 더 자세하게는 이들의 에지들 상에 액상을 적용하도록 설계된다. 게다가, 각각의 컬럼의 상부를 통한 액체 배출액은, 액체가 분사될 때(작은 액적들), 불리하게 더 크다.

이미 설명되는 바와 같이, 더 바람직하게는, 1 개 이상의 액체 분배기는 복수의 길이방향으로 연장된 최종 분배기 채널들을 가지며, 이 최종 분배기 채널들은, 실질적으로 전체 컬럼 횡단면에 걸쳐, 상기 컬럼 횡단면을 따라, 그리고 또한 런오프 요소들에 대해 또는 길이방향의 범위의 런오프 요소들의 각각의 방향에 대해 횡방향으로 각각 연장된다.

상기 최종 분배기 채널들은, 바람직하게는 컬럼 횡단면을 따라 연장되는 베이스, 및 상기 베이스들로부터 시작하고, 길이방향으로 연장되며, 그리고 서로 반대편에 놓이는 2 개의 측벽들을 가지며, 상기 측벽들 각각은 상부 림을 가지며, 그리고 빈공간들, 더 자세하게는 직사각형 빈공간들의 형태의 컷아웃들은 2 개의 상부 림들에서 형성된다. 단부 면들에서, 추가적으로, 최종 분배기 채널들은, 바람직하게는 추가적인 측벽에 의해 경계형성된다. 측벽들의 림들에서의 상기 빈공간들 또는 컷아웃들 각각은, 특히, 하부 에지를 가지며, 이 하부 에지에 걸쳐, 액상은 런오프 요소의 하부의 에지 상에 각각의 최종 분배기 채널로부터 빠져나가며, 여기서 컬럼의 길이방향 축선을 따라, 이러한 하부 에지는 해당의 최종 분배기 채널의 각각의 베이스로부터 이격되어서(at a distance), 원칙적으로, 각각의 최종 분배기 채널은 컷아웃들의 상기 하부 에지들에 대해 아래로 파울링을 수집할 수 있으며, 여기서 각각의 최종 분배기 채널은 컷아웃들 또는 빈공간들을 통해 그리고 할당된 물질 전달 트레이 상에, 규정된 방식으로, 분배를 위해 액상을 이후 항상 여전히 통과시킬 수 있다.

게다가, 액체 분배기는, 바람직하게는, 컬럼 쉘의 길이방향 축선을 따라, 서로 평행하게 그리고 최종 분배기 채널들 상에 배열되는, 2 개 이상의 길이방향으로 연장되는 예비 분배기 채널들을 가지며, 예비 분배기 채널들은 액상을 최종 분배기 채널에 공급하기 위해 의도되며, 여기서 예비 분배기 채널들은, 더 자세하게는 상기 컬럼 횡단면을 따라 연장된다. 예비 분배기 채널들은, 바람직하게는 최종 분배기 채널들에 대해 수직하게 연장한다. 예비 분배기 채널들은, 1 개 이상의 보상 채널을 통한 유동 관계(flow terms)에서 서로 연결될 수 있으며, 이에 의해, 1 개 이상의 보상 채널을 통해(by way of), 예비 분배기 채널들에서의 액상의 높이의 임의의 차이를 보상하는 것을 가능하게 한다.

게다가, 또한, 예비 분배기 채널들 각각은, 바람직하게는 컬럼 횡단면을 따라 연장되는 베이스, 및 상기 베이스로부터 시작하고, 길이방향으로 연장되고, 그리고 서로 반대편에 있는 2 개의 측벽들을 가지며, 그리고, 여기서 상기 측벽들 각각은 상부 림을 가지며, 여기서, 빈공간들, 더 자세하게는 직사각형 빈공간들의 형태의 컷아웃들이 이러한 림들에서 형성되며, 액상은 상기 컷아웃들을 통해 각각 하나의 할당된 최종 분배기 채널 내로 통과될 수 있다. 예비 분배기 채널들의 이러한 컷아웃들은, 바람직하게는 할당된 최종 분배기 채널 상에서 수직하게 각각 배열된다. 여기서 또한, 림들에서의 상기 빈공간들 또는 컷아웃들 각각은 하부 에지를 가지며, 이 하부 에지를 통해, 액상이 각각의 예비 분배기 채널로부터 하부의 최종 분배기 채널 내로 통과하며, 여기서 이러한 하부 에지는, 컬럼 쉘의 길이방향 축선을 따라, 해당의 예비 분배기 채널의 각각의 베이스로부터 이격되어서, 다시 각각의 예비 분배기 채널은 이의 컷아웃들의 상기 하부 에지들까지 파울링을 수집할 수 있는 반면에, 그럼에도 불구하고, 컷아웃들 또는 빈공간들을 통해, 각각 할당된 최종 분배기 채널들 상에 분배될 액상을 적용할 수 있다. 게다가, 예비 분배기 채널들은 추가적인 측벽에 의해 이들의 단부 면들에서 각각 경계형성된다.

상기 예비 분배기 채널들은, 바람직하게는 1 개 이상의 공급 파이프를 통해, 바람직하게는 2 개의 공급 파이프들 각각을 통해 액상으로 충전되며, 여기서 이러한 공급 파이프들이 적어도 단면들에서 컬럼의 쉘의 길이방향 축선을 따라 연장되며, 그리고, 그러므로, 각각의 공급 파이프에서의 컷아웃은, 길이방향 축선을 따라, 공급될 예비 분배기 채널의 각각의 베이스를 향하며, 이 컷아웃을 통해, 액상이 각각의 공급 파이프로부터 운반된다. 이들의 각각의 컷아웃의 영역에서, 상기 공급 파이프들은, 바람직하게는 서로에 대해 평행하게 연장하는 2 개의 스플래쉬(splash) 판들 사이에서 각각 배열되며, 각각의 이러한 판들은 예비 분배기 채널의 할당된 측벽 상의 위치에 고정된다. 게다가, 이들의 측벽들의 바깥쪽으로 향하는 외측면들에서, 각각의 예비 분배기 채널의 컷아웃들의 양 측면들 모두에서, 예비 분배기 채널들은 각각 하나의 배플을 가지며, 이러한 배플들은, 바람직하게는 각각의 측벽으로부터 수직으로 돌출하고, 그리고 하부 자유 단부 영역에 의해, 각각의 컷아웃 아래에 배열되는 최종 분배기 채널 내로 각각 돌출한다. 배플들은 예비 분배기 채널들의 컷아웃들로부터 액상의 유동을 안내하도록, 상기 유동이 가능한 한 완전히 할당된 최종 분배기 채널에 결국 있게 되는 방식으로, 설계된다.

전술된 실시예에서, 따라서, 예비 분배기 및 최종 분배기 채널들은, 바람직하게는 상향으로 개방된 채널들로서 설계된다(햐향으로, 채널들이, 상기 베이스들에 의해, 측면들에서 상기 측벽들에 의해, 그리고 단부 면들에서 추가적인 측벽들에 의해 경계형성됨). 결론적으로, 상기 채널들은 각각 예비 분배기 또는 최종 분배기 홈(groove)들로서 또한 지칭된다.

추가적인 실시예에 따라, 최종 분배기 채널들은 관형 디자인(tubular design)이다. 이러한 최종 분배기 채널들 각각은, 바람직하게는 주변 벽을 가지며, 그리고 최종 분배기 채널들의 상기 컷아웃들은 이러한 벽들의 통로 개구들로서 형성된다. 바람직하게, 각각의 경우에서, 복수의 컷아웃들은 각각의 벽의 주변 방향을 따라 서로 나란히 배열된다. 따라서, 서로 나란히 배열되는 이러한 통로 개구들은, 각각의 최종 분배기 채널 아래에서 그리고 이 최종 분배기 채널에 대해 횡방향으로 연장되는 런오프 요소의 동일한 에지에 공급한다.

관형 예비 분배기 채널로부터 시작하는 최종 분배기 채널들에 대한 제공이 추가적으로 이루어지며, 이 관형 예비 분배기 채널은 상기 컬럼 횡단면을 따라 최종 분배기 채널들에 대해 횡방향으로 연장한다. 관형 예비 분배기 채널은, 바람직하게는 주변 벽을 가지며, 그리고, 특히, 최종 분배기 채널들은 이러한 주변 벽의 하부 영역으로부터 시작한다. 이러한 최종 분배기 채널들은, 바람직하게는 예비 분배기 채널의 양 측면 상에서 연장되며, 그리고, 특히, 최종 분배기 채널들의 쌍은 예비 분배기로부터 반대 방향들로 시작하고, 그리고 서로 높이가 동일하며, 그리고, 특히, 최종 분배기 채널들은 부분적으로, 더 자세하게는 플랜지 연결부를 통해, 예비 분배기 채널에 각각 연결된다.

더욱이, 액상을 예비 분배기 채널에 공급하는 목적을 위해, 예비 분배기 채널에 대해 횡방향으로 컬럼 횡단면을 따라 연장되는 유입 파이프에 연결되는 예비 분배기 채널에 대한 제공이, 바람직하게는 이루어지며, 여기서, 특히, 예비 분배기 채널은 유입 파이프의 단부 섹션으로부터 시작한다. 유입 파이프는, 바람직하게는 마찬가지로 주변 벽을 가지며, 그리고, 바람직하게는, 예비 분배 채널은 유입 파이프의 상기 단부 섹션 상에서 주변 벽의 하부 영역으로부터 시작한다.

관형 최종 그리고 예비 분배기 채널들을 갖는 전술된 액체 분배기는, 바람직하게는, 예를 들어, 워터 ?치 컬럼들의 형태의 컬럼들의 경우에, 액체형 액상들에 대해 사용되며, 이 워터 ?치 컬럼들은, 예를 들어 크래킹 가스(아래 참조)를 냉각하며 그리고/또는 세정하기 위해 기체 공급 원료들(예를 들어, 에탄)을 갖는 가스 크래커들 내에서 사용된다.

반대로, 측벽들의 림들 상에 형성되는 컷아웃들을 갖는, 처음에 설명되고, 그리고, 특히 상향으로 개방된 최종 및 예비 분배기 채널들 또는 홈들을 가지는 액체 분배기는, 바람직하게는 오일 스크럽 컬럼들에서(그렇지 않으면 대기 및 감압 증류 컬럼들에서) 하이드로카본 액상들(예를 들어, 열분해 오일 (pyrolysis oil))을 분배하기 위해 사용되며, 비교적 무거운 액체 공급 원료들(예컨대, 나프타)을 갖는 액체 크래커들의 경우에, 이 하이드로카본 액상들은 생성된 크래킹 가스(아래 참조)의 냉각 및 세정(예를 들어, 하이드로카본들의 무거운 분획물의 스플리팅(splitting))의 역할을 한다.

본 발명의 추가적인 일 실시예에 따라, 1 개 이상의 제 1 (예를 들어, 상부) 및 1 개의 제 2(예를 들어, 하부) 프로세스 섹션 또는 순환로(circuit)를 가지는 컬럼에 대한 제공이 이루어지며, 제 2 섹션은, 제 1 섹션과 비교하여, 제 1 섹션보다 파울링에 대해 더 민감하며―다시 말해, 제 2 섹션에서의 단위 시간당 컬럼 내부들(예를 들어, 물질 전달 트레이들, 액체 분배기들)의 파울링을 야기하는 물질들의 양은 제 1 섹션에서보다 더 많다. 이러한 목적을 위하여, 컬럼은, 바람직하게는 제 2 섹션에서, 기상(예컨대, 나프타 크래커로부터의 크래킹 가스)으로부터의 보다 높은-비등 성분(예컨대, 예를 들어, 모노머들과 같은 보다 높은, 불포화 하이드로카본들)을 제거하도록 설계되며, 컬럼은, 바람직하게는, 제 1 섹션에서, 제 2 섹션과 비교하여, 상기 기상으로부터 보다 낮은-비등 하이드로카본들을 제거하도록 설계된다. 오일 스크럽 컬럼에서의 크래킹 가스의 처리의 맥락에서, 예를 들어, 제 1 또는 상부 섹션에서, 스크러빙(scrubbing)은 액체 하이드로카본-함유 스크러빙 매질(예를 들어, 열분해 석유 스피릿(pyrolysis petroleum spirit))의 형태의 액상에 의해 일어날 수 있는 반면에, 제 2 또는 하부 섹션에서, 스크러빙은, 주로 더 무거운 하이드로카본들(예를 들어, 열분해 오일 또는 열분해 석유 스피릿 및 열분해 오일의 혼합물)을 포함하는 액상 또는 액체 스크러빙 매질에 의해 일어난다. 상부 섹션들에서 석유 스피릿 분획물은, 통상적으로 1 바(bar) 내지 2.5 바의 범위의, 바람직하게는 1.5 바의 우세 압력(prevailing pressure)으로, 대략 140℃ 내지 210℃의 범위에서, 보일링하는(boil) 반면에, 하부 섹션에서 상승하는 액체 오일 분획물은 250℃ 초과의 온도들에서 보일링한다. 제 1 섹션에서, 이후, 보다 가벼운 응축물들이 획득되며, 예들은, 예를 들어, 10 개 그렇지 않으면 그 미만의 카본 원자들(예를 들어, 나프탈렌들(naphthalenes) C₁₀H₈)을 가지는 하이드로카본들로 구성되는 오일이 함유된(oily) 방향족 성분(aromatic component)들이다. 제 1 섹션에서의 보일링 범위는, 바람직하게는 105℃ 내지 140℃의 범위로 설정된다. 제 2 섹션에서, 예를 들어 10 개 초과의 카본 원자들을 가지는 하이드로카본들은 주로 응축된다. 이들은 주로 경유들 및 중유들이다. 석유 스피릿의 보일링의 끝은, 예를 들어 약 100℃에서 놓이며, 예를 들어 경유의 보일링의 끝은 약 128℃에 놓이며, 그리고, 예를 들어 중유의 보일링의 끝은 약 171℃에 놓인다. 여기서, 목적은, 특히, 열 컨슈머(heat consumer)에는 액체들이 공급될 수 있도록, 온도 레벨들을 설정하는 것이다. 오일 스크럽 컬럼을 위한 일반적인 규칙은 보다 긴-체인(longer-chain) 분자들의 분획이 상부로부터 저부로 증가하는 것이다. 수트(soot)들 및 타르(tar)들과 같은 미립자 고형물(particulate solid)들은 주로 하부 섹션에서 기상으로부터 분리되고, 그리고 액상으로 존재한다. 액상의 점도(viscosity)는 마찬가지로 컬럼의 상부로부터 하부로 증가한다. 따라서, 유리하게, 오일 스크럽 컬럼은, 저부 또는 제 2 섹션에서, 본 발명의 더 적은 파울링-민감성을 가지는 런오프 요소들, 또는 이러한 요소들이 설비되는 물질 전달 트레이들을 가진다. 상부 섹션에서, 더 적은 폴리머들 또는 보다 긴-체인 하이드로카본들이 존재한다. 따라서, 여기서, 제 2 섹션의 런오프 요소들보다 더 높은 유효성을 갖는 물질 전달 요소들 또는 물질 전달 장치는 사용될 수 있다. 이러한 종류의 물질 전달 장치는, 바람직하게는, 시브(sieve) 트레이, 밸브(valve) 트레이, 메쉬 팩킹(mesh packing), 구조화된(structured) 팩킹, 또는 덤핑된(dumped) 팩킹 베드이다.

크래킹 가스를 냉각하도록 그리고 또한 크래킹 가스로부터 하이드로카본 분획물(더 자세하게는 무거운 하이드로카본 분획물)을 제거하도록 설정되고 의도되는 컬럼이 오일 스크럽 컬럼으로서 설계된다면, 상기 액체 분배기는, 바람직하게는 본 발명의 이러한 런오프 요소들 또는 각진 프로파일들에 액상 하이드로카본(예들 들어, 열분해 오일)의 형태의 스크러빙 매질을 적용하도록 설계되어, 이러한 스크러빙 매질에 대항류로 통과되는 크래킹 가스를 겪게 한다. 이러한 경우에, 최종 및 예비 분배기 채널들은, 바람직하게는 상향으로 개방된 채널들로서 설계된다(상기 참조).

본 발명의 추가적인 예시적인 실시예에 따라, 컬럼은 워터 ?치 컬럼으로서 설계되어, 이 컬럼은, 예컨대, 예를 들어, 에탄과 같은 기체 공급원료에 의해 생성되는 크래킹 가스를 물을 포함하거나 물에 의해 형성되는 액상에 겪게 하여, 크래킹 가스를 냉각하고 세정한다. 이러한 경우에서, 특히, 액체 분배기는, 런오프 요소들 또는 각진 프로파일들에 이러한 물-포함 또는 물 액상을 적용하도록 설계되어, 대항류로 통과되는 크래킹 가스를 이러한 액상에 겪게 한다. 워터 ?치 컬럼의 형태의 컬럼의 경우에서, 액체 분배기는, 바람직하게는 전술된 관형 최종 및 예비 분배기 채널들을 가진다.

추가적인 실시예에 따라, 컬럼은 원유 스트림의 대기 증류를 위해 설계된다(즉, 정류(rectification)가 대기 압력들 하에서 일어남). 이러한 경우에서, 바람직하게는, 가열된 원유는, 복수의 구성 성분들 또는 응축물들 내로 컬럼 내의 정류에 의해 분별된다. 이러한 원유는, 바람직하게는 2 개의 상들(기체/액체)로서 컬럼에 들어간다. 최고 온도는 컬럼의 저부들에서 존재하며, 그리고 그러므로, 여기서, 가벼운 구성 성분들은, 기체 형태로, 응축할 수 없고, 추가적으로 상향으로 올라갈 수 없다. 컬럼의 상부에서, 예를 들어, 등유(kerosene), 디젤(diesel) 연료 및 가열 경유(light heating oil)를 포함하는, 가스 및 가벼운 석유 스피릿(나프타로서 지칭됨)이 획득된다. 가스-오일(가열 오일을 위한 그리고 디젤을 위한 시작 재료들)이 예를 들어, 추가적으로 아래에(further below) 존재하며, 그리고, 상압잔사유(atmospheric residue)가 저부들에서(in the bottoms) 존재한다.

이러한 경우에, 컬럼은, 바람직하게는 복수의 섹션들로 세분되며, 이 섹션들에서, 각각의 응축물들 또는 각각의 구성 성분이 획득된다. 개별적인 섹션들은, 침니 트레이들에 의해 서로 분리될 수 있어, 기상이 컬럼에서 섹션으로부터 섹션으로 올라가는 것을, 그리고 각각의 응축물들이 제거되는(taken off) 것을 허용한다.

각각의 경우에, 본 발명의 1 개 이상, 바람직하게는 2 개 또는 그 초과의 물질 전달 트레이들은, 바람직하게는 최저부 섹션에서 또는 복수의 하부 섹션들에서 배열되며, 이 섹션들에서, 가장 무거운 응축물들이 생성되며, 가능하다면, 그 위에 있는 섹션들에서 가장 무거운 응축물들이 또한 생성되며; 하나의 섹션의 물질 전달 트레이들에는, 바람직하게는 본 발명의 액체 분배기에 의해(상기 참조) 액상이, 더 자세하게는 해당의 섹션의(또는, 적합하다면, 그 위에 위치되는 컬럼 섹션의) 각각의 응축물이 기상에 대한 대항류로 공급된다. 런오프 요소들을 가지는, 본 발명의 물질 전달 트레이들로 그리고 본 발명의 상응하는 액체 분배기들로 대기 증류를 위한 종래의 컬럼들을 설비하는 것에 대한 가능성이 또한 존재한다.

추가적인 실시예에 따라, 컬럼은 원유 스트림의 감압 증류를 위한, 또는 대기 증류의 저부들 생성물의, 컬럼으로서 설계된다. 이러한 경우에서, 대기 증류 또는 정류에 대해 전술된 바와 같이, 비록 이제 컬럼에서 또는 이의 개별적인 섹션들에서 우세한 진공이 존재하지만, 응축물들은 상이한 섹션들에서 상기 저부들 생성물로부터 분리될 수 있다. 이러한 경우에서 컬럼 압력은 10 mbar 내지 30 mbar의 범위 내에 놓인다.

본 발명의 추가적인 상세들 및 장점들은 도면들에 의해 예시적인 실시예들의 아래의 도면 설명들을 통해 설명될 것이다.
도 1은 발명의 물질 전달 트레이들을 갖는 오일 스크럽 컬럼에 대한 단면도를 도시한다;
도 2는 도 1로부터의 상세를 도시한다;
도 3은 도 2에 따른 상세부(III)를 도시한다;
도 4는 도 3에 따른 상세에 대한 평면도를 도시한다;
도 5는 도 4에서의 선 V V을 따른 부분 단면도를 도시한다;
도 6은 발명의 런오프 요소의 고정 베어링에 대한 상세도를 도시한다;
도 7은 도 2에 따른 상세부(VII)에 대한 상세 단면도를 도시한다;
도 8은 발명의 물질 전달 트레이(mass transfer tray)(하부 부품)에 대한 그리고 물질 전달 트레이에 액체 상 물질을 적용하기 위한 액체 분배기(상측 부품)에 대한 평면도를 도시한다;
도 9는 액체 분배기의 보상 채널의 도 8의 방향(IX)을 따른 상세도를 도시하며, 이 보상 채널은 액체 분배기의 2 개의 예비 분배기 채널들을 서로 결합시킨다;
도 10은 직사각형 공간들(vacancies)의 형태의 컷아웃들을 갖는 최종 분배기 채널의 도 8의 방향(X)을 따라 상세도를 도시하며, 이 컷아웃들은 최종 분배기 채널의 측벽의 하나의 림을 따라 설계된다;
도 11은 직사각형 공간들(vacancies)의 형태의 컷아웃들을 갖는 예비 분배기 채널의 도 8의 방향(XI)을 따라 상세도를 도시하며, 이 컷아웃들은 예비 분배기 채널의 측벽의 하나의 림을 따라 설계된다;
도 12는 도 8 내지 도 11에 따른 액체 분배기의 예비 분배기 채널을 위한 공급 파이프에 대한 부분 단면도를 도시한다;
도 13은 도 8 내지 도 12에 따른 액체 분배기의 예비 분배기 채널을 위한 공급 파이프에 대한 부분 단면도를 추가적으로 도시한다;
도 14 및 도 15는 발명의 물질 전달 트레이들을 갖는 워터 ?치 컬럼(water quench column)의 형태의 컬럼에 대한 단면도를 도시한다;
도 16은 도 14 및 도 15를 따른 컬럼을 위한 액체 분배기의 추가적인 실시예에 대한 평면도를 도시한다;
도 17은 도 16에 따른 액체 분배기에 대한 단면도를 도시한다;
도 18은 도 16 및 도 17에 따른 액체 분배기의 최종 분배기 채널에 대한 단면도를 도시한다;
도 19는 추가적인 최종 분배기 채널에 대한 단면도를 도시한다;
도 20 및 도 21은 도 17의 방향(XX)을 따른 상세도들을 도시한다; 그리고
도 22는 대기 증류를 위한 컬럼 및 원유(crude oil) 스트림의 감압 증류를 위한 컬럼에 대한 개략적인 단면도를 도시한다.

도 2 내지 도 8은 발명의 물질 전달 트레이(100)를 도시하며, 이 물질 전달 트레이는, 예를 들어, 크래킹 가스(S)의 냉각 및 세정을 위한 도 1에 따른 오일 스크럽 컬럼(1)에서, 크래킹 가스(S)의 냉각 및 스크러빙을 위한 도 14 및 도 15를 따른 워터 ?치 컬럼(2)에서, 대기 증류를 위한 컬럼(3)에서, 또는 도 22에 따른 원유 스트림(R)의 감압 증류를 위한 컬럼(4)에서 이용될 수 있다. 일반적으로 말해서, 발명의 물질 전달 트레이(100)는, 물질 전달이 의도된 곳 사이에서의 기상 및/또는 액상 때문에, 높은 파울링(fouling) 위험이 존재하는 컬럼들 어디에서나 유리하게 이용될 수 있다.

상기 컬럼들(1 내지 4)은, 길이방향 축선(L)을 따라 연장되고 각각의 컬럼(1 내지 4)의 내부를 둘러싸는 주변 쉘(peripheral shell)(10)을 가지며, 각각의 물질 전달 트레이(100)는 실질적으로, 길이방향 축선(L)에 대해 수직하게 배향되는 전체 컬럼 횡단면(Q)에 걸쳐 이러한 내부 내에서 연장된다.

도 8에 따라, 물질 전달 트레이(100)는 복수의 길이방향으로 연장되는 런오프 요소들(101)을 가지며, 이 런오프 요소들은 서로 평행하게 배향되고, (쉘(10)의 길이방향 축선(L)에 대한) 동일한 높이로 상기 컬럼 횡단면(Q)에 평행하게 연장된다. 인접한 런오프 요소들(101)은, 여기서 서로로부터 멀리 동일간격으로 그리고 길이방향의 범위의 방향에 대해 횡방향으로 이격되며, 따라서, 런오프 요소들(101)의 각각의 쌍 사이의 통로 개구 또는 홀을 형성하며, 이 통로 개구 또는 홀들을 통해, 기상은 컬럼(1 내지 4)의 내부에서 올라갈 수 있다.

도 3 내지 도 5, 도 6 및 도 8에 따라, 런오프 요소들(101) 각각은 제 1 및 제 2 아암들(102, 103)을 가지며, 이 아암들은 에지(104)를 형성하도록 서로 각지게(angularly) 결합되어서, 런오프 요소들(101)은 동일한-아암형성된(equal-armed) 각진(angular) 프로파일(101)을 형성한다. 런오프 요소들(101)의 각각의 에지들(104)은, 마찬가지로 길이방향으로 연장된 디자인(design)이고, 그리고 컬럼 횡단면(Q)에 평행하게 연장한다. 더욱이, 런오프 요소들(101)의 아암들(102, 103)은 길이방향 축선(L)을 따라 상향으로 집중시켜(converge), 런오프 요소(101)의 2 개의 아암들(102, 103)이 상향으로 향하는 런오프 표면(102a, 103a)을 형성하며, 이 각각의 런오프 표면들이 하향으로 강하하여, 각각의 런오프 요소(101)의 에지(104)로부터 시작한다는 것을 의미한다. 상응하게는, 액상(F)이 액체 분배기에 의해 런오프 요소(101)의 각각의 에지(104) 상에 적용된다면, 이 액상은 각각의 에지(104)의 양 측면들에서 런오프 표면들(102a, 103a)을 통해 하향으로 빠져나가며, 이에 의해 액상(F)의 2 개의 커튼(curtain)들을 형성한다.

도 7에 따라, 바람직하게는, 복수의 발명의 물질 전달 트레이들(100)은 길이방향 축선(L)을 따라 서로 포개어져(one above another) 배열되며, 인접한 물질 전달 트레이들(100)의 상기 런오프 요소들(101)이 컬럼 횡단면(Q)을 따라 서로에 대한 오프셋(offset)으로 배열되며, 그리고 그러므로 물질 전달 트레이(100)의 각각의 런오프 요소(101)의 런오프 표면들(102a, 103a)로부터 흘러넘치는 액상(F)이 하부 물질 전달 트레이(100)의 이러한 런오프 요소(101) 아래에 배열되는 2 개의 런오프 요소들(101)에 적용된다. 여기서, 하부 물질 전달 트레이(100)의 런오프 요소들(101) 각각은 컬럼 횡단면(Q)을 따라, 바람직하게는 각각의 경우에, 그 위에 위치되는 물질 전달 트레이(100)의 2 개의 런오프 요소들(101) 사이에서 중심으로 배열된다. 따라서, 발명의 물질 전달 트레이들(100)은 캐스케이드(cascade) 트레이들로 또한 불린다.

도 3 내지 도 6을 따라, 물질 전달 트레이(100)의 런오프 요소들(101)은 할당된, 주변 캐리어 링(peripheral carrier ring)(110) 상에 서로 반대편 단부 영역들(101d)(도 6 참조)로 놓이며, 이 순환 캐리어 링은 각각의 컬럼(1 내지 4)의 쉘(10)의 내측 상의 제 위치에 고정된다. 여기서, 하나의 단부 영역(101d)은 고정된 베어링을 통해, 다른 단부 영역은 미끄러짐 베어링을 통해 캐리어 링(110) 상에 장착된다.

런오프 요소들(101)은 컬럼의 쉘(10)의 하나의 내측 영역으로부터 컬럼의 쉘(10)의 반대편 내측 영역으로 컬럼 횡단면(Q)에 걸쳐 계속해서 연장될 수 있다. 그러나, 런오프 요소(101)가 복수의 세그먼트들(101a, 101b)(도 4 참조)로 구성되는 것은 또한 가능하며, 이 세그먼트들은 런오프 요소(101)의 길이방향 범위의 방향을 따라 잇따라서(one after another) 배열된다. 이러한 경우에, 두 개의 인접한 세그먼트들(101a, 101b) 사이의 갭들은 캡(101c)에 의해 완전히 커버링될(covered over) 수 있다. 이러한 경우에, 이러한 세그먼트들(101a, 101b)은 이들의 자유 단부 영역들에 의해 캐리어 링(110) 상에 및/또는 베어러(bearer)(112), 더 자세하게는 프로파일링된 베어러(112) 상에 놓이며, 이 베어러는 런오프 요소들(101)에 횡방향으로 연장된다. 선택적으로 복수의 이러한 베어러들(112)을 제공하는 것은 가능하며, 이 베어러들은, 이러한 경우에 서로 평행하게 연장한다. 세그먼트(101a, 101b)의 일 단부 영역은, 이후 캐리어 링(110) 상에 또는 베어러(112) 상에 고정된 베어링을 통해, 그리고 다른 단부 영역은 미끄러짐 베어링을 통해 각각 장착된다.

베어러들(112)은, 존재한다면, 하나의 자유 단부 영역(113)에 의해 캐리어 링(110) 아래로 각각 맞물리며, 상기 영역(113)은 쉘(10)의 내측 상의 각각의 캐리어 링(110) 아래에 있는 위치로 고정된 베어링(111) 상에 놓인다. 각각의 베어러(112)의 이러한 단부 영역들(113)은 할당된 캐리어 링(110)을 수용하도록 빈자리(vacancy)를 가지며, 그리고 그러므로, 각각의 베어러(112)와 함께, 각각의 캐리어 링(110)은 실질적으로 무단형(stepless) 표면(112a)을 형성하며, 이 무단형 표면 위에, 런오프 요소들(101)이 놓일 수 있다(도 3 참고). 베어러(112)의 경우에서, 각각의 경우에, 마찬가지로 바람직하게, 일 단부 영역(113)은 쉘(10) 상의 미끄러짐 베어링(111)(도 3 참조)의 형태의 베어링(111)을 통해 장착되는 반면에, 다른 단부 영역(113)이 고정된 베어링을 통해 장착된다(도 2 참조).

게다가, 도 8에 따라, 물질 전달 트레이(100)는, 각각의 경우에서, 최외측의 런오프 요소(101)의 일 측면에 대해 커버 요소(115)를 가질 수 있으며, 이 커버 요소의 목적은, 예상되는 폭으로, 상기 런오프 요소(101)와 커버 요소(115) 사이의 통로 개구의 범위를 정하는 것이다.

포개어져 배열되는, 액상(F)을 갖는 복수의 물질 전달 트레이들(100)을 공급하기 위해, 액체 분배기(200)의 제 1 실시예가 도 8 내지 도 13을 따라 제공된다. 이러한 분배기(200)는 복수의 상향 개방 최종 분배기 채널들(202)을 가지며, 이 최종 분배기 채널들은 횡단면이 박스-형이고, 물질 전달 트레이들(100) 상의 각각의 컬럼(1 내지 4)의 길이방향 축선(L)을 따라 배열되고, 그리고 각각의 경우에, 상기 컬럼 횡단면(Q)을 따라 그리고 또한 런오프 요소들(101)에 대해 횡방향으로 연장된다.

길이방향으로 연장된 최종 분배기 채널들(202) 각각은 컬럼 횡단면(Q)에 평행하게 연장되는 베이스(203) 및 또한 2 개의 측벽들(204)을 가지며, 상기 측벽들(204)은 상기 베이스(203)로부터 시작하며, 그리고 각각의 상기 측벽들은 상부 림(205)(도 10 참조)을 가지며, 이 상부 림을 따라, 직사각형 빈공간들의 형태의 컷아웃들(201)이 형성되며, 이러한 빈공간들은, 각각의 컬럼(1, 3, 4)의 길이방향 축선(L)을 따라, 각각의 경우에, 각각의 컷아웃(201)에 할당된 런오프 요소(101)의 에지(104) 상에서 수직하게 배열된다. 런오프 요소들(101) 상에 액상(F)을 분배하기 위해, 이후, 최종 분배기 채널들(202)은, 이러한 액상(F)이 개별적인 컷아웃들(201)의 하부 에지들(206)(각각의 베이스(203)에 평행하게 연장함)에 걸쳐 통과하고 그리고 상기 에지들(104) 상으로 떨어지는 방식으로 액상(F)으로 충전되고, 그리고 케스케이딩되는(cascaded) 런오프 요소들(101)(도 7 참조)에 의해 추가적으로 하향으로 분배되며, 따라서, 액상(F)의 다수의 커튼들을 형성하며, 이 액상의 다수의 커튼들에서, 처리를 위한 기상(예를 들어, 크래킹 가스)(S)이 대항류로(in countercurrent) 강제되며, 이에 의해 액상(F)과 기상(S) 사이에서 강한 물질 전달 및/또는 에너지 전달이 일어난다.

최종 분배기 채널들(202)을 액상(F)으로 충전하는 목적을 위하여, 도 9를 따라, 2 개의 예비 분배기 채널들(210)이 제공되며, 이 2 개의 예비 분배기 채널들은 서로 평행하고 길이방향 축선(L)을 따라 최종 분배기 채널들(202) 상에 배열되며, 상기 채널들(210)은 마찬가지로 상향으로 개방되도록 설계되고, 횡단면이 박스-형이다. 예비 분배기 채널들(210)은, 컬럼 횡단면(Q)을 따라, 바람직하게는 최종 분배기 채널들(202)을 위한 것과 동일한 방식으로, 실질적으로 전체 컬럼 횡단면에 걸쳐, 즉, 각각의 컬럼(1, 3, 4)의 쉘(10)의 일 내측 영역으로부터 쉘(10)의 반대편 내측 영역으로 마찬가지로 연장된다. 게다가, 예비 분배기 채널들(210)은 최종 분배기 채널들(202)에 대해 횡방향으로 연장된다.

예비 분배기 채널들(210) 각각은 컬럼 횡단면(Q)에 평행하게 연장되는 베이스(211), 및 또한 상기 베이스(211)로부터 시작하고 상부 림(213)을 각각 가지는 두 개의 측벽들(212)을 마찬가지로 가지며, 이 상부 림 상에서, 직사각형 빈공간들의 형태의 컷아웃들(214)이 설계되며, 이 컷아웃들을 통해 액상(F)이, 각각의 경우에, 하나의 할당된 최종 분배기 채널(202) 내로 통과될 수 있다. 이러한 목적을 위하여, 예비 분배기 채널들(210)의 컷아웃들(214)은, 차례로, 할당된 최종 분배기 채널(202) 상의 각각의 컬럼(1, 3, 4)의 쉘(10)의 길이방향 축선(L)을 따라, 수직하게 각각 배열된다(도 11, 도 12 및 도 13 참조).

도 12 및 도 13에 따라, 차례로, 상기 예비 분배기 채널들(210)은 1 개 이상의 공급 파이프(220)를 통해, 바람직하게는 두 개의 공급 파이프들(220)을 통해 액상(F)으로 충전되며, 상기 파이프들(220)은 적어도 각각의 컬럼(1, 3, 4)의 쉘(10)의 길이방향 축선(L)을 따른 단면들에서 연장하며; 각각의 공급 파이프(220)의 컷아웃(221)은, 상기 길이방향 축선(L)을 따라, 공급될 예비 분배기 채널(210)의 각각의 베이스(211)를 향하며, 이 각각의 공급 파이프의 컷아웃을 통해, 액상(F)은 각각의 공급 파이프(220)로부터 할당된 예비 분배기 채널(210) 내로 유동한다. 상기 공급 파이프들(220)은 2 개의 스플래쉬 판들(splash plates)(222) 사이에 각각 배열되며, 이 2 개의 스플래쉬 판들은 서로 평행하게 연장하고, 양 측면 상에서 각각의 공급 파이프(220)의 컷아웃(221)을 플랭킹하고(flank), 그리고 해당의 예비 분배기 채널(210)의 할당된 측벽(212) 상의 위치에 각각 고정된다.

게다가, 이들의 측벽들(212)의 바깥쪽으로 향하는 외측면들 상에서, 각각의 예비 분배기 채널(210)의 컷아웃들(214)의 양 측면들 모두에서, 예비 분배기 채널들(210)은 배플(baffle)(216)을 가지며, 이러한 배플들(216)은 각각의 측벽(212)으로부터 수직으로 돌출하고, 그리고 하부 자유 단부 영역에 의해, 각각의 컷아웃(214) 아래에 배열되는 최종 분배기 채널(202) 내로 각각 돌출한다. 배플들(216)은 예비 분배기 채널들(210)의 컷아웃들(214)로부터 할당된 최종 분배기 채널들(202) 내로 액상(F)의 유동을 안내하는 역할을 한다.

2 개의 예비 분배기 채널들(210) 내의 액상(F)이 항상 동일한 높이인 것을 위해, 도 8 및 도 9에 따라, 2 개의 예비 분배기 채널들(210)은 1 개 이상의 보상 채널(215)을 통해 결합될 수 있으며, 이 보상 채널은 2 개의 예비 분배기 채널들(210) 사이에서, 이들에 대해 특별히 횡방향으로 연장된다.

상기에 설명된 액체 분배기(200)가, 바람직하게는 보다 점성이 있는 액상들(F)을 위해 사용된다. 특히, 더 많은 액상들(F)의 경우에서, 아래에 설명되는 바와 같이, 발명의 액체 분배기(300)의 제 2 실시예가 사용되는 것이 선호된다.

도 16 내지 도 21에 따라, 이러한 분배기(300)는 주변 벽(303)을 갖는 관형(tubular) 최종 분배기 채널들(302)을 가지며, 이 주변 벽의 각각에서, 액상(F)을 분배하기 위한 통로 개구들(301)의 형태의 컷아웃들(301)이 존재하며, 이 때 복수의 이러한 통로 개구들(301)은 각각의 최종 분배기 채널(302)의, 또는 각각의 벽(303)의 주변 방향(U)을 따라 서로 나란히 배열된다. 도 18에 따라, 예를 들어, 2 개의 이러한 통로 개구들(301)은, 예를 들어, 2 개의 개구들(301) 각각이 수직선에 대해 B=15˚ 내지 B=50˚ (예를 들어, B=27˚)의 각도로, 하향으로 향하는 방식으로, 주변 방향(U)을 따라 서로 나란히 배열될 수 있다. 상기 각도들은 런오프 요소들(101) 상의 제트(jet)들의 침범(impingement)의 요망되는 지점에 의해 안내되고, 그리고 공지된 경로(슬랜트형 궤적(slanted trajectory)을 갖는 궤적 포물선(trajectory parabola))로 계산될 수 있다. 도 19에 따라, 예를 들어, 4 개의 이러한 통로 개구들(301)은 주변 방향(U)을 따라 벽(303) 상에 서로 나란히 형성될 수 있으며, 그리고 2 개의 최외부 통로 개구들(301)은, 예를 들어 수직선에 대해 B=36˚의 각도로 하향으로 각각 향하며, 그리고 2 개의 내부 통로 개구들(301)은, 예를 들어, 각각의 경우에 B=12.5˚의 각도로 하향으로 향한다.

도 16에 따라, 관형 최종 분배기 채널들(302) 각각은 공급될 물질 전달 트레이들(100)의 런오프 요소들(101) 상에서, 컬럼 횡단면(Q)에 대해 평행하게 그리고 또한 런오프 요소들(101)에 대해 횡방향으로 연장하며; 최종 분배기 채널(302)의 상기 주변 방향(U)을 따라 상응하는 벽(303)에서 잇따라서 각각 형성되는, 전술된 컷아웃들(301) 또는 통로 개구들(301)은, 차례로 할당된 런오프 요소(101)의 에지(104) 상으로 길이방향 축선(L)을 따라 수직하게 각각 배열되어, 액상(F)을 갖는 요소(101)를 공급한다(도 20 및 도 21 참조).

도 16 및 도 17에 따라, 관형 예비 분배기 채널(310)로부터 시작하는 최종 분배기 채널들(302) 각각에 대한 제공이 추가적으로 이루어지며, 이 관형 예비 분배기 채널(310)은 최종 분배기 채널들(302)에 대해 횡방향으로 그리고 또한 컬럼 횡단면(Q)에 대해 평행하게 연장하며, 이 때 예비 분배기 채널(310)은 쉘(10)의 길이방향 축선(L)을 따라 하향으로 향하는 하부 영역(311b)을 가지는 주변 벽(311)을 가지며(또한 도 20 및 도 21 참조); 2 개의 최종 분배기 채널들(302)은 반대 방향들로 상기 영역(311b)으로부터 시작하고, 서로 같은 높이이다. 상기 관형 최종 분배기 채널들(302)은, 바람직하게는 플랜지 연결부(flange connection)(315)를 통해, 예비 분배기 채널(310)에 바람직하게는 부분적으로 각각 연결되고, 그리고 그러므로, 예를 들어 조립 및 유지보수의 목적들을 위해, 파괴 없이 예비 분배기 채널(310)로부터 제거될(taken off) 수 있다.

게다가, 분배될 액상(F)으로의 예비 분배기 채널(310)의 충전을 위해, 상기 예비 분배기 채널(310)은 유입 파이프(320)에 연결되며, 이 유입 파이프는 컬럼 횡단면(Q)에 평행하게 그리고 또한 예비 분배기 채널(310)에 대해 횡방향으로 그리고 중심으로 연장된다. 이러한 예비 분배기 채널(310)은 유입 파이프(320)의 단부 섹션(321)으로부터, 구체적으로, 유입 파이프(320)의 주변 벽(322)의, 상기 길이방향 축선(L)을 따라 하향으로 향하는 하부 영역(322b)으로부터 시작한다(도 17 참조).

유입 파이프(320)의 통기를 위해, 이 유입 파이프의 단부 섹션(321)은 최고 지점에서 통기 애퍼쳐(aperture)(316)를 가진다. 더욱이, 예비 분배기 채널(310)은, 또한 예비 분배기 채널의 2 개의 서로 대향하는 단부 섹션들(318)의 최고 지점에서 통기 애퍼쳐(317)를 가진다.

도 1은 오일 스크럽 컬럼의 형태의 발명의 컬럼(1)을 도시하며,이 컬럼에서, 전술된 물질 전달 트레이(100) 및 또한 액체 분배기(200)가, 도 8 내지 도 13의 방식으로 이용되며, 이러한 컬럼(1)은 스팀크래커(steamcracker) 후에 제 1 컬럼으로서―예를 들어, 올레핀(olefin)들의 제조를 위한 나프타(naphtha)의 크래킹을 위한 액체 크래커의 경우에―제공되어, 상기 스팀크래커에서 제조되는 크래킹 가스(S)를 냉각시키고 세정시킨다.

컬럼(1)은 실질적으로 실린더형 쉘(10)을 가지며, 이 실린더형 쉘은 수직선과 일치하는 길이방향 축선(L)을 따라 연장하고, 컬럼(1)의 내부를 형성하며, 이 컬럼의 내부는 3 개의 프로세스 섹션들(20, 21 및 22), 자세하게는, 상부 제 1 섹션(20), 섹션(20) 아래에 위치되는, 중간 제 2 섹션(21), 및 섹션(21) 아래에 위치되는, 하부 제 3 섹션(22)으로 세분된다. 예비냉각된 크래킹 가스(S)가, 가스 분배기(420)를 통해, 하부 제 3 섹션(22)의 베이스(base) 영역에서 예를 들어 약 400℃ 내지 600℃ 사이의 온도로 오일 스크럽 컬럼(1)에 공급된다. 오일 스크럽 컬럼(1)의 제 3 섹션(22)은, 여기서, 길이방향 축선(L)을 따라 포개어져(one above another) 배열되는 복수의 물질 전달 트레이들(100)을 가지며; 전술된 바와 같이, 각각의 경우에서의 인접한 물질 전달 트레이들(100)은, 각각의 하부 물질 전달 트레이(100)의 런오프 요소들(101)이 이 런오프 요소들 위에 배열되는 물질 전달 트레이(100) 내의 통로 개구들 또는 홀들 아래에서 중심에 배열되도록, 설계된다.

크래킹 가스(S)는 하부 제 3 섹션(22)에서 컬럼(1)의 쉘(10)의 길이방향 축선(L)을 따라 저부로부터 상부로 컬럼(1)의 전체 내부를 통해 유동하며; 하이드로카본-함유 액상(liquid, hydrocarbon-containing phase)(F'), 다시 말해 중유(F')가, 물질 전달 트레이들(100) 상에 길이방향 축선(L)을 따라 배열되는 액체 분배기(200)에 의해 스크러빙 매질(F')로서 전술된 바와 같은 물질 전달 트레이들(100)에 적용된다. 스크러빙 매질(F')은 제 3 섹션(22)에서 상응하게 아래로 유동하고, 그리고 물질 전달 트레이들(100)에 의해 올라가는 기상(S)과 강한 접촉하게 운반된다. 그 결과, 가장 무거운 하이드로카본들의 분획물이 이러한 크래킹 기상(S)으로부터 분리되며, 그리고 이러한 하이드로카본들은 컬럼(1)의 저부들(12) 내에서 중유 분획물(F')로서 수집된다. 이 컬럼의 저부들로부터, 중유(F')는, 빼내어지고, 냉각되고, 그리고 스크러빙 매질(F')로서 컬럼(1)의 제 3 섹션(22) 내로, 그 안에 있는 액체 분배기(200)를 통해 적어도 부분적으로 재순환되고, 그리고 기상(S)에 다시 적용된다.

이 최저부들로부터, 제 3 섹션(22), 기상(S)은, 침니 트레이(chimney tray)(410)의 커버링된 침니들(covered chimneys)(411)을 통해, 컬럼(1)의 중간 제 2 섹션(21) 내로 통과한다. 여기서, 기상(S)은, 마찬가지로 물질 전달 트레이들(100)을 통해, 상향으로 계속 올라가며, 이 물질 전달 트레이들에는, 제 2 섹션(21)의 추가적인 액체 분배기(200)를 통해, 액체 하이드로카본-함유 스크러빙 매질(F)의 형태의 액상(F)이 대항류로(in countercurrent) 공급되며, 그리고, 그러므로, 기상(S)으로부터 분리되는 상응하는 성분들은 침니 트레이(410) 상에서 경유(F)와 같이 수집된다. 이 침니 트레이로부터, 경유(F)는 제 3 섹션(22)의 액체 분배기(200)의 예비 분배기 채널들(210) 내로, 직접적으로 다운커머들(412)을 통해 통과할 수 있다. 게다가, 상기 경유(F)는 컬럼(1)의 제 2 섹션(21)으로부터의 상기 침니 트레이(410)로부터 빼내어지고, 그리고 석유 스피릿 분획물과 혼합되고, 그리고 상기 스크러빙 매질(F)로서, 상기 추가적인 액체 분배기(200)를 통해, 제 2 섹션(21) 내로 재순환된다.

제 2 섹션(21)으로부터, 크래킹 가스(S)는 밸브 트레이(403)를 통해, 결국, 컬럼(1)의 상부 제 1 섹션(20) 내로 통과하며, 여기서, 이 크래킹 가스는 밸브 트레이들(401, 400)을 통해 이 크래킹 가스가 빼내어지는 컬럼(1)의 상부(11) 내로 통과한다. 제 1 섹션(20)에서, 기상(S)은 액체 하이드로카본-함유 스크러빙 매질(F'')과 접촉되며, 이 매질은, 예를 들어 하류에 있는 물 스크러버에서 물/석유 스피릿 분리 시설의 상층액분리기(decanter)로부터 유래된 석유 스피릿 분획물을 나타내며, 이 스크러빙 매질(F'')은 최상부 섹션(20)의 최상부 밸브 트레이(400)에 적용된다. 스크러빙 매질(F'')에 의해, 상부 제 1 섹션(20)에서, 석유 스피릿 분획물이 크래킹 가스(S)로부터 분리되고, 그리고, 다운커머(downcomer)(404)를 통해 컬럼(1)의 제 2 섹션(22)의 액체 분배기(200) 내로 통과할 수 있거나, 스크러빙 매질(F)에 추가될 수 있다. 물(F'')이 제 2 액체로서 획득된다면, 이 물은 별도의 포트를 통해 제 1 섹션(20)으로부터 빼내어질 수 있다.

유지보수 목적들을 위해, 추가적으로, 컬럼(1)은 복수의 맨홀들(manholes)(405)을 가지며, 이 복수의 맨홀들을 통해, 특히, 액체 분배기들(200)은 접근가능하다.

도 14 및 도 15는 워터 ?치 컬럼(2)의 형태의 추가적인 발명의 컬럼(2)을 도시하며, 이 컬럼은, 더 자세하게는, 가스 크래커의 경우에, 예를 들어, 에탄과 같은 기체형 가벼운 공급 원료의 스팀크래킹에 의해 제조된 크래킹 가스(S)에 대한 냉각 및 세정의 역할을 하는 스팀 크래커의 하향에 있는 제 1 컬럼이다.

도 14에 따라, 크래킹 가스(S)는 여기서 가스 분배기 파이프(530)를 통해 컬럼(2)의 하부 제 3 섹션(22) 내로 도입되며, 여기서 이 크래킹 가스는 포개어져 배열되는 복수의 물질 전달 트레이들(100)을 통해 올라가고, 그렇게 해서, 도 16 내지 도 21의 방식으로, 액체 분배기(300)에 의해, 물의 형태인 액상(F)과 접촉된다. 액상(F)은 컬럼(2)의 저부들(12)로부터 빼내어지고, 적합하다면, 필터링(filtering) 후에, 액체 분배기(300)를 통해 제 3 섹션(22)의 물질 전달 트레이들(100)에 다시 적용된다. 이러한 물질 전달 트레이들(100)의 런오프(runoff) 요소들(101)은, 전술된 바와 같이, 서로로부터 오프셋되게(with an offset) 배열된다.

제 3 섹션(22)으로부터, 기상(S)은 침니 트레이(522)의 커버링된 침니들(523)을 통해 컬럼(2)의 제 2 섹션(21) 내로 통과하며, 이러한 섹션(21)은 제 3 섹션(22) 상에 제공되고, 그리고 기상(S)이, 제 3 섹션(22)에서 전과 같이(as before) 복수의 상기 물질 전달 트레이들(100)을 통해 통과되는 섹션이며, 이 복수의 물질 전달 트레이들에는 추가적인 액체 분배기(300)를 통해 물의 형태인 액상(F)이 공급된다. 액상(F)은 상기 침니 트레이(522)로부터 빼내어지고, 그리고 필터링 후에, 제 2 섹션(22)의 상기 액체 분배기(300)를 통해 제 2 섹션(22)으로 재순환된다.

제 2 섹션(22)으로부터, 기상(S)은, 차례로, 침니 트레이(520)의 커버링된 침니들(521)을 통해 컬럼(2)의 상부 제 1 섹션(20) 내로 통과하며; 침니 트레이(520) 상에서, 덤핑된 베드(dumped bed)(509)가 존재하며, 이 덤핑된 베드는 지지 판(508) 상에 놓이고, 그리고 베드 리미터(bed limiter)(506)에 의해 상부에서 경계형성된다(bounded). 액체 분배기(504)를 통해, 베드(509)에는 침니 트레이(520) 상에서 수집되는, 물의 형태의 액상(F)이 공급되며, 이 침니 트레이로부터 이 액상은 빼내어지고, 그리고 액체 분배기(504)에 재순환된다. 베드(509)는 노즐들(nozzles)(507)을 통해 스크러빙 오일(W)에 의해 또한 공급될 수 있어, 필요하다면 베드를 세정한다. 올라가는 기상(S)은 분리기(501)를 통해 이 기상이 빼내어지는 컬럼(2)의 상부(11) 내로 통과한다. 또한, 상기 액체 분배기(504) 위에서, 노드들(nozzles)(502)을 통해, 스크러빙 오일(W)은 분리기(501)에 적용될 수 있어, 필요하다면 분리기를 세정한다.

유지보수 목적들을 위하여, 워터 ?치 컬럼(2)은 복수의 맨홀들(505)을 가지며, 이 복수의 맨홀들은, 예를 들어, 액체 분배기들(300, 504)과 같은 컬럼(2)의 내부들에 대한 접근을 허용한다.

게다가, 상응하는 포트들(T, A)을 통해, 침니 트레이들(520, 522)은 타르(tar) 및 다른 파울링 생성물들로부터 스키밍 오프되거나(skimmed off) 자유로울 수 있다.

도 22는, 결국, 발명의 컬럼들(3, 4)의 추가적인 실시예들을 도시하며, 이 때 컬럼(3)은 원유 스트림(R)의 대기 증류를 위한 컬럼이며, 그리고 컬럼(4)은 상압잔사유를 증류시키는 감압 증류를 위한 컬럼이다.

이러한 경우에, 원유 스트림(R)은 가열 장치(40)에서 가열되고, 그리고 (대기 컬럼 압력들 하에서) 2 개의 상 혼합물로서 대기 증류를 위한 컬럼(3)의 하부 섹션(704) 내로 공급된다. 침니 트레이들(603, 602, 601, 600)을 통해, 기상은 컬럼(3)의 상부(11)로 나아가며, 여기서, 이 기상(예를 들어 에탄(ethane), 프로판(propane) 및/또는 부탄(butane)을 포함함)은 빼내어진다(50). 개별적인 섹션들(703, 702, 701, 700)에서, 각각 할당된 트레이들(603, 602, 601, 600)을 통해, 원유(R)의 개별적인 분획물들은 응축되고, 그리고 컬럼(3)의 상응하는 섹션들(703, 702, 701, 700)로부터 가벼운 증류물들(distillates)(예를 들어, 석유 스피릿)(51) 또는 중간 증류물들(52, 53, 54)(예를 들어, 디젤 연료들, 가열 오일들)로서 빼내어진다. 각각의 응축물(54, 53, 52, 51)은 열 교환기(5)를 통해 냉각되고, 그리고, 각각의 섹션(703, 702, 701, 700)의 상부 영역으로 부분적으로 재순환되며, 여기서, 이 응축물은 액체 분배기(200)에 의해, 도 8 내지 도 13의 방식으로 발명의 물질 전달 트레이들(100)에 적용되며, 이 물질 전달 트레이는, 전술된 바와 같이, 포개어져 배열될 수 있고, 그리고 올라가는 기상과 각각의 응축물(54, 53, 52, 51) 사이에서 강렬한 물질 전달을 생성한다. 게다가, 제 2 섹션(703)의 응축물(54)은 최하부 섹션(704) 내로 도입될 수 있으며, 이 최하부 섹션에서, 컬럼(3)의 상압잔사유(atmospheric residue)가 수집된다.

컬럼(3)의 저부들 생성물, 즉 원유 스트림(R)의 상압잔사유(R')는 가열 장치(41)에 의해 다시 가열되고, 그리고 감압 증류를 위한 컬럼(3)의 최하부 섹션(803) 내로 도입된다. 이러한 경우에, 상압잔사유(R')의 기상은 침니 트레이들(702, 701, 700)을 통해 컬럼(4)의 개별적인 섹션들(802, 801, 800) 내로 올라가며, 더 자세하게는 10 mbar 내지 30 mbar의 범위의 컬럼 압력 하에서, 그리고 개별적인 섹션들에서, 상응하는 응축물들(63, 62, 61)이 생성되며, 이 응축물들은 중유들이다. 컬럼(4)의 저부들에서, 감압 잔류물(R'')로서, 타르 및 역청(bitumen)이 획득된다. 개별적인 응축물들(63, 62, 61)은 열 교환기(6)에 의해 냉각될 수 있고, 그리고 컬럼(4) 내로 부분적으로 다시 공급되며, 여기서, 각각의 섹션(802, 801, 800)에서, 액체 분배기들(200)에 의해, 도 8 내지 도 13의 방식으로, 이 응축물들이, 전술된 바와 같이, 포개어져 배열되는 발명의 물질 전달 트레이들(100)에 적용된다.

1 오일 스크럽 컬럼
2 워터 ?치 컬럼
3 대기 증류를 위한 컬럼
4 감압 증류를 위한 컬럼
5, 6 열 교환기
10 쉘
11 상부
12 저부들
20, 21, 22 컬럼의 단면들
40, 41 가열 장치들
50 기상
51, 52, 53, 54 응축물들
61, 62, 63 응축물들
100 물질 전달 트레이
101 런오프 요소
101a, 101b 세그먼트들
101c 캡
101d 단부 영역
102, 103 아암들
102a, 103a 런오프 표면들
104 에지
110 캐리어 링
111 베어링
112 베어러
112a 표면
113 단부 영역
115 커버 판
200 액체 분배기
201 컷아웃들
202 최종 분배기 채널
203 베이스
204 측벽
205 림
206 하부 에지
210 예비 분배기 채널
211 베이스
212 측벽
213 림
214 컷아웃
215 보상 채널
216 배플
217 하부 에지
220 공급 파이프
221 컷아웃
222 스플래쉬 판
300 액체 분배기
301 컷아웃
302 최종 분배기 채널
303 벽
310 예비 분배기 채널
311 벽
311b 저부 영역
315 플랜지 연결부
316, 317 통기 애퍼쳐
318, 321 단부 섹션
320 유입 파이프
322 벽
322b 저부 영역
400, 401, 402, 403 밸브 트레이들
404 다운커머
405 맨홀
501 분리기
502 노즐들
504 액체 분배기
505 맨홀
506 베드 리미터
507 노즐들
508 지지 판
509 베드
520 침니 트레이
521 침니
522 침니 트레이
523 침니
530 가스 분배기 파이프
A, T 포트들
B, B' 각도들
F, F', F'' 액상 및/또는 스크러빙 매질
F''' 물
L 길이방향 축선
Q 컬럼 횡단면
R 원유 스트림
R' 상압잔사유
R'' 감압 잔류물
S 크래킹 가스
U 주변 방향
W 스크러빙 오일

Claims

컬럼(column)으로서,
길이방향 축선(L)을 따라 연장되고, 그리고 컬럼(1, 2, 3, 4)의 내부를 둘러싸는, 쉘(shell)(10);
컬럼(1, 2, 3, 4)의, 길이방향 축선(L)에 대해 횡방향으로 연장하는 컬럼 횡단면(Q)을 따라 연장되는, 1 개 이상의 물질 전달 트레이(mass transfer tray)(100); 및
액상(liquid phase)(F)을 1 개 이상의 물질 전달 트레이(100)에 공급하도록 설계되는, 1 개 이상의 액체 분배기(liquid distributor)(200, 300)를 가지는 컬럼에 있어서,
상기 물질 전달 트레이(100)는, 서로에 대해 평행하게, 그리고 서로로부터 이격되게(at a distance), 더 자세하게는 각진 프로파일들의 형태로 연장하는 복수의 런오프 요소(runoff element)들(101)을 가지며, 상기 런오프 요소들은 컬럼 횡단면(Q)을 따라 각각 연장되며, 상기 런오프 요소들(101) 각각은, 컬럼 횡단면(Q)을 따라 연장되는 제 1 및 제 2 런오프 표면들(102a, 103a)을 가지며, 그리고, 상기 2 개의 런오프 표면들(102a, 103a)은 액체 분배기(200, 300)의 방향으로 길이방향 축선(L)을 따라 수렴되고(converge), 그리고, 만나고, 그리고, 그렇게 해서, 컬럼 횡단면(Q)을 따라 연장되는 에지(edge)(104)를 형성하며, 그리고, 상기 액체 분배기(200, 300)는 런오프들(101)의 에지들(104)에 액상(F)을 적용하도록 설계되어서, 각각의 런오프(101)에 적용되는 액상(F)은 각각의 에지(104)의 양 측면들에서 런오프 표면들(102a, 103a)을 통해 각각의 런오프(101)로부터 빠져나가며, 상기 액체 분배기(200, 300)는 복수의 컷아웃들(201, 301)을 가지며, 이 복수의 컷아웃들을 통해, 액상(F)이 런오프들(101)의 에지들(104)에 적용될 수 있으며, 상기 컷아웃들(201, 301)은 할당된 런오프(101)의 에지(104) 상에 수직하게 각각 배열되며, 상기 액체 분배기(200, 300)는 복수의 최종 분배기 채널들(202, 302)을 가지며, 상기 복수의 최종 분배기는 상기 컬럼 횡단면(Q)을 따라 그리고 또한 런오프 요소들(101)에 대해 횡방향으로 각각 연장되며, 그리고, 상기 최종 분배기 채널들(202) 각각은 베이스(203)를 가지며, 상기 베이스는 컬럼 횡단면(Q)을 따라 연장되며, 그리고, 2 개의 측벽들(204)은 상기 베이스(203)로부터 시작되며, 상기 측벽들(204) 각각은 상부 림(upper rim)(205)을 가지며, 상기 컷아웃들(201)은, 2 개의 상부 림들(205)에서, 빈공간들(vacancies), 더 자세하게는 직사각형 빈공간들의 형태로 설계되는 것을 특징으로 하는,
컬럼.
제 1 항에 있어서,
상기 액체 분배기(200)는 2 개 이상의 예비(preliminary) 분배기 채널들(210)을 가지며, 상기 예비 분배기 채널들은 서로 평행하고, 최종(final) 분배기 채널들(202) 상에 길이방향 축선(L)을 따라 배열되고, 그리고 액상(F)을 최종 분배기 채널들(202)에 공급하기 위해 의도되며, 상기 예비 분배기 채널들(210)은 더 자세하게는 컬럼 횡단면(Q)을 따라 연장되며, 그리고, 특히, 상기 예비 분배기 채널들(210)은 최종 분배기 채널들(202)에 대해 횡방향으로 연장하는 것을 특징으로 하는,
컬럼.
제 2 항에 있어서,
상기 예비 분배기 채널들(210) 각각은 컬럼 횡단면(Q)을 따라 연장되는 베이스(base)(211)를 가지며, 그리고 2 개의 측벽들(212)은 상기 베이스(211)로부터 시작하며, 상기 측벽들(212) 각각은 상부 림(upper rim)(213)을 가지며, 상기 상부 림에서, 컷아웃들(214)이 빈공간들(vacancies), 더 자세하게는 직사각형 빈공간들의 형태로 설계되며, 상기 빈공간들을 통해, 액상(F)이 각각 하나의 할당된 최종 분배기 채널(202) 내로 인도되며, 특히, 상기 예비 분배기 채널들(210)의 이러한 컷아웃들(214)이 각각의 경우에 할당된 최종 분배기 채널(202) 상에 수직하게 배열되는 것을 특징으로 하는,
컬럼.
제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
상기 예비 분배기 채널들(210)은 1 개 이상의 보상 채널(compensation channel)(215)을 통해 서로 연통하는 것을 특징으로 하는,
컬럼.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 컬럼(1, 2, 3, 4)은 1 개 이상의 제 1 및 1 개 이상의 제 2 섹션(20, 21, 22)을 가지며, 특히, 제 2 섹션(21, 22)은 제 1 섹션(20)과 비교하여 파울링(fouling)에 더 민감하며, 그리고, 특히, 상기 컬럼(1)은 제 1 섹션(20)에서 기상(S)으로부터 보다 낮은-비등 성분(lower-boiling component)을 분리시키도록 설계되며, 그리고, 특히, 상기 컬럼(1)은 제 2 섹션(21, 22)에서, 기상(S)으로부터, 제 1 섹션의 경우와 비교하면, 보다 높은-비등인 성분을 분리시키도록 설계되며, 상기 1 개 이상의 물질 전달 트레이(100) 및, 더 자세하게는, 1 개 이상의 액체 분배기(200, 300)는 제 2 섹션(21)에 배열되며, 그리고, 특히, 제 1 섹션(20)에서, 물질 전달 장치가 제공되며, 상기 물질 전달 장치는, 특히 상기 물질 전달 트레이(100)와 비교하여 더 전달-효율적이며, 그리고, 특히, 이러한 물질 전달 장치는, 시브(sieve) 트레이, 밸브(valve) 트레이, 메쉬 팩킹(mesh packing), 구조화된(structured) 팩킹, 또는 덤핑된(dumped) 팩킹 베드로서 설계되는 것을 특징으로 하는,
컬럼.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 컬럼(1)은, 크래킹 가스(cracking gas)(S)를 냉각시키기 위해 그리고 또한 크래킹 가스(S)로부터 하이드로카본 분획물(hydrocarbon fraction)을 분리시키기 위해 설정되고 의도되는 오일 스크럽 컬럼으로서 설계되며, 특히, 액체 분배기(200)는, 이러한 런오프 요소들(101)의 에지들(104) 상에 하이드로카본 액상(liquid hydrocarbon phase)의 형태의 액상(F, F')을 공급하도록 설계되어, 이러한 액상(F)에 대항류로(in countercurrent) 안내되는 크래킹 가스(S)를 겪게 하는 것을 특징으로 하는,
컬럼.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 컬럼(2)은 워터 ?치 컬럼(water quench column)(2)으로서 설계되며, 상기 워터 ?치 컬럼은 물을 포함하거나 물에 의해 형성되는 액상(F)에 크래킹 가스(S)를 겪게 하기 위해 설정되고 의도되며, 특히, 상기 액체 분배기(300)는 이러한 런오프 요소들(101)의 에지들(104)에 물을 포함하거나 물에 의해 형성되는 이러한 액상(F)을 적용하도록 설계되어, 이러한 액상(F)에, 대항류로 통과되는 크래킹 가스(S)를 겪게 하는 것을 특징으로 하는,
컬럼.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 컬럼(3)은 원유 스트림(crude oil stream)(R)의 대기 증류(atmospheric distillation)를 위해 설계되는 것을 특징으로 하는,
컬럼.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 컬럼(4)은 원유 스트림(R)의 감압 증류(vacuum distillation)를 위해, 더 자세하게는 상기 대기 증류의 저부들 생성물의 감압 증류를 위해 설계되는 것을 특징으로 하는,
컬럼.
제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 런오프 요소들(101)은 동일한-아암형성된 각진 프로파일(equal-armed angular profile)들로서 설계되며, 이 때 2 개의 인접한 런오프 요소들(101)은 각각의 경우에 기다란 통로 개구를 형성하며, 상기 기다란 통로 개구를 통해, 기상은 컬럼에서 올라갈 수 있는 것을 특징으로 하는,
컬럼.