KR880001992B1 - 기액 혼합물로 부터의 액체 분리를 위한 수직 분리탑 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

기액 혼합물로 부터의 액체 분리를 위한 수직 분리탑

제 1도는 본 발명의 일실시예에 따른 분리탑의 하부의 수직 단면도.

제 2도는 본 발명의 다른 실시예에 따른 분리탑의 하부의 수직 단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 소용돌이 관 2 : 관형 벽

2 : 유체통로 9 : 개방부

12 : 액체방출구 20 : 분리탑

23, 44 : 액체 배출관 24,26 : 트레이29 : 2차 기체 수집공간

29 : 2차 기체 수집공간 35 : 날개 조립체

37 : 1차 기체 배출관 40 : 여과기

42 : 다공벽 43 : 도입구

45 : 2차 기체 배출관 50 : 도관

본 발명은 기액 혼합물의 분리 장치에 관한 것으로, 더구체적으로는, 가스 도입구 위에 적어도 한 셋트의 12개의 수평 트레이들과, 날개 조립체를 자지며 상기 트레이들 사이 공간내에서 상방으로 연장하고 상단부가 트레이 아래 약간의 거리에 위치하도록 하부 트레이 개방부에 설치된 다수의 수직 소용돌이관들과, 상기 트레이들 사이 공간내에서 하방으로 연장하고 하단부가 소용돌이 관의 상단부 아래 약간의 거리에서 위치하도록 소용돌이 관과 동축으로 상부 트레이의 개방부에 설치되고 소용돌이 관보다 작은 직경의 1차 기체 배출관과, 소용돌이 외측 트레이들 상기 공간과 통하는 액체 배출관과, 트레이들 사이의 상기 공간으로 부터 상부 트레이 위 공간내로 2차 기체를 인도하기 위해 상부 트레이에 설치된 2차 기체 배출관을 가지고 기액 혼합물로 부터 액체를 분리하기 위한 수직 분리탑(column)에 관한 것이다.

상기한 유형의 분리탑은 기액 혼합물을 분리시키는데 적당할뿐만 아니라, 액체와 기체를 접촉시켜 그들 사이의 물질 교환 또는 열 교환을 달성한 후 그들을 분리시키는 데에도 적당하다.

기액 혼합물을 분리시키기 위한 상기한 분리탑의 일 예가 유럽 특허 공고 번호 제 48,508호(공고일 1982.3.31)에 설명되어 있다. 이러한 종래의 분리탑은 소용돌이 관으로부터 상부 트레이위 공간으로 기체를 직접 배출하기 위한 1차 기체 배출관과, 소용돌이 관 외측 트레이들 사이의 공간으로 부터 상부 트레이위 공간으로 2차 기체들 배출하기 위한 2차 기체 배출관을 구비하고 있다. 1차 기체 배출관으로 부터의 기체와 2차 기체 배출관으로 부터의 기체는 해당 배출관들로 부터 나온 후 직접 합체된다. 소용돌이 관의 단면적과 비교하여 상대적으로 작은 단면적의 하단부를 가지며 그 하단부가 소용돌이 관의 상단부 아래에 위치되는 1차 기체 배출관을 이용함에 의해, 액체가 거의 없는 기체가 1차 기체 배출관을 통해 배출될 수 있다. 그러나, 특히 비교적 액체 양이 많고 유속이 비교적 높은 경우에는, 2차 기체 배출관으로 부터의 기체가 소용돌이 관 외측 트레이들 사이 공간에서 약간의 액체를 함유하는 일이 일어날 수 있다. 그 결과 종래의 분리탑으로 부터 생성된 최종 기체는 소량의 액체를 함유할 수 있다.

본 발명의 목적은, 액체 양이 많고 유속이 높은 경우에는 기액 혼합물을 기체가 없는 액체와 액체가 없는 기체로 분리할 수 있는 분리탑을 얻기 위해 상기한 바와 같은 분리탑을 개선하는 데 있다.

기액 혼합물로 부터 액체를 분리하기 위한 본 발명에 따른 분리탑에서는 2차 기체 배출관이 2차 기체로부터 액체를 분리시키기 위한 2차 분리장치의 도입구와 통하여 있고, 그 분리 장치의 기체 배출구가 소용돌이 관의 1차 기체 배출관의 배출측과 동일한 공간과 통하여 있는 것을 특징으로 한다.

따라서, 본 발명에 따른 분리탑에서, 2차 기체 배출관으로 부터의 기체는 그 기체가 1차 배출관으로부터의 기체와 합체되기 전에 2차 기체 배출관으로 부터의 상기 기체에 함유된 액체를 제거하기 위해 2차 분리장치를 통과하게 된다.

전술한 유럽 특허 제48,508호에 기술된 분리탑에서는, 2차 기체 배출관으로 부터의 기체가 1차 기체 배출관으로 부터의 기체와 직접 혼합됨으로써, 액체 양이 많고 유속이 높은 경우 1차 기체 배출관으로 부터 나오는 기체의 질이 2차 기체 배출관으로 부터 나오는 비교적 습윤된 기체에 의해 나쁜 영행을 받은 수 있게 된다. 따라서, 그 기체를 더 건조시키기 위해 1차 기체 배출관으로 부터의 기체와 2차 기체배출관으로 부터의 기체의 혼합물이 처리되어야 한다.

그러나, 본 발명에 따른 분리탑에 있어서는, 그러한 전체 기체의 적은 부분만이, 즉 2차 기체 배출관으로 부터의 기체만이 추가로 처리될 필요가 있다. 따라서, 본 발명에 따라 2차 기체 배출관으로 부터의 기체를 처리하기 위한 2차 분리장치는 별도의 2차 분리장치를 이용하는 경우 비교적 작은 크기로 될 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 분리탑은 종래의 분리탑에서 분리 효율을 떨어뜨리는 정도의 액체의 양과 유속에서도 효율적으로 작동 될 수 있다. 따라서, 주어진 생산량을 위해 설계되는 본 발명에 따른 분리탑의 크기는 동일한 생산량을 위한 종래의 분리탑보다 작게 되어, 상당한 비용 감소가 얻어진다.

본 발명의 적당한 일 실시예에서, 2차 분리장치는 2차 기체 배출관을 통해 배출되는 기체에서 액체를 분리시키기 위한 여과기로 이루어지고, 1차 기체 배출관의 상단부가 그 여과기 위에 위치된다.

아래에, 본 발명을 첨부 도면을 참조하여 더 상세히 설명한다.

제 1도는 기계 도입구(43)위에서 수평 트레이(tray)들 (24, 26)사이에 설치되는 다수의 소용돌이 관(1)을 가지고 기체로 부터 액체를 분리하기 위한 본 발명에 따른 분리탑(20)의 일 예를 나타낸다.

각 소용돌이 관(1)은 하부 트레이(24)의 개방부(9)에 설치되는 관형 벽(2)를 가진다. 상부 트레이(26)은 관형 벽(2)의 상단부(15)위로 일정서리 떨어져 배치되어, 소용돌이 관들(1) 외측 트레이들(24, 26)사이의 공간(27)과 소용돌이 관의 내부와의 사이에 유체 통로(8)을 형성한다. 각 소용돌이 관의 내부와의 사이에 유체 통로(8)을 형성한다. 각 소용돌이 관(1)이 설치된 개방부(9)를 통해 액체 함유 기체, 즉, 기액 혼합물이 날개 조립체(35)로 공급될 수 있다. 그 날개 조립체(35)는 여러개의 블레이들(11)로 이루어져 있고 관형 벽(2)로 안쪽에 설치된다.

각 소용돌이 관(1)의 관형 벽(2)에는 다수의 액체 방출구들(12)가 형성되어 있고, 그 액체 방출구들은 관형벽(2)의 원주를 따라 동일 간격으로 분포되고 날래 조립체(35)의 하류측에 위치된다. 상부 트레이(26)이 개방부를 통과하여 있는 1차 기체 배출관(37)의 하단부(14)는 관형 벽(2)이 상단부(15)보다 낮게 배치되어 소용돌이 관(1)내로 연장한다. 1차 기체 배출관(37), 날개 조립체(35)및 소용돌이 관(1)은 서로에 대해 대체로 동축으로 배치된다. 또한, 소용돌이 관(1)외측 트레이들(24, 26) 사이의 공간(27)로 부터 2차 기체를 배출시키기 위한 2차 기체 배출관(45)가 상부 트레이(26)에 설치된다. 분리탑(20)의 관형 벽(21)의 개방부에 일단이 배치된 배출관(23)은 상기 공간(27)로부터 액체를 배출기키는 역할을 한다.

작동에 있어서는, 기액 혼합물이 도입구(43)을 통하여 분리탑(20)내로 도입되고 개방부(9)를 통해 소용돌이 관들(1) 내로 상방으로 흘러 날개 조립체(35)를 통과한다. 이때, 날개 조립체(35)의 블레이드들(11)이 그 기액 혼합물에 회전 운동을 부여한다. 이러한 회전 운동에 의해 기액 혼합물내 액체 물방울들이 외측으로 내팽개쳐져 관형 벽(2)의 내측면에 달라 붙는다. 그렇게 하면 관형 벽(2)의 내측면에 형성된 액체층의 일부는 관형 벽(2)의 액체 방출구(12)를 통과하고 다른 일부는 유체 통로(8)을 통과한다. 분리된 액체는 공간(27) 내에 수집된 다음, 액체 배출관(23)을 통하여 그 공간(27)로부터 배출된다.

소용돌이 관(1)에 공급된 기택 혼합물중 기체 성분의 대부분의 1차 기체 배출관(37)을 통하여 배출된다. 1차 기체 배출관(37)을 통하여 배출되는 기체는 관형 벽(2)의 내측면에 수집된 액체가 함유되어 나가는 것을 방지하기 위해, 1차 기체 배출관(37)의 단면적은 소용돌이 관(1)의 단면적 보다 상당히 작아야 한다. 1차 기체 배출관(37)의 적당한 단면적은 소용돌이 관(1)의 단면적의 15%-65%범위내에서 선택될 수 있다. 이러한 단면적 범위내에서 1차 기체 배출관(37)을 통과하는 기체는 소용돌이 관(1)에서의 압력 강하가 허용될 수 없을 정도로 증가함이 없이 액체를 거의 가지지 않는다.

날개 조립체(35)의 작용에 의해 기액 혼합물로부터 분리되어 공간(27)내로 들어가는 액체는 그에 실려온 2차 기체를 소량 함유할 수 있다. 이 기체는 2차 기체 배출관(45)를 통하여 그 공간(27)로부터 배출된다. 특히 소용돌이 관(1)내에서 액체 양이 많거나 유속이 높을 경우, 액체가 2차 기체 배출관(45)를 통하여 공간(27)로부터 나오는 기체에 함유되는 일이 발행할 수 있다. 이러한 경우 1차 기체 배출관(37)로부터 나오는 기체의 질이 2차 기체 배출관(45)에서 나오는 습윤된 기체와의 혼합기 그 습윤된 기체에 의해 나쁜 영향을 받는 것을 방지하기 위해, 2차 기체는 그로부터의 액체를 분리를 위해 더 처리된다. 이 목적을 위해, 2차 기체는 1차 기체 배출관(37)주위에 배치된 여과기(즉, 2차 분리장치)(40)을통과하게 된다. 그 여과기(40)은 예를 들어 스테인리스는 강으로 된 섬유들이 조밀하게 채워진 층(41)을 포함한다. 그 층(41)은 분리탑(20)의 관형벽(21)에 고정된 1쌍의 다공 벽들(42) 사이에 배치된다. 제1도에 부분적으로 도시된 분리탑에는 액체 배출관(23)으로부터 떨어진 곳에 여과기(40)에 의해 분리된 액체를 배출시키기 위한 또 다른 액체 배출관(44)가 설치된다.

제 1도에 도시된 장치의 작동중, 제 1 단계 분리기를 형성하는 소용돌이 관(1)에 도입구(43)을 통하여 공급된 기액 혼합물로 부터 분리되어 액체가 거의 없는 기체는 1차 기체 배출관(37)을 통하여 배출된다. 소용돌이 관(1)에서 배출되는 액체에 함유된 2차 기체는 2차 기체 배출관(45)를 통하여 제 2단계 분리기를 형성하는 여과기(40)으로 들어간다. 그 여과기(40)에서, 2차 기체에 함유된 액체 물방울들이 그 기체로 부터 분리되어, 액체가 사실상 없는, 2차 기체 상부 다공벽(42)를 통하여 여과기(40)에서 나온다. 그 여과기(40)을 통과하는 기체로부터 분리된 액체는 배출관(44)를 통하여 분립탑으로 부터 배출된다. 2차 기체 배출관(45)의 하단부가 상부 트레이(26)의 저면보다 아래에 배치됨으로써, 상부 트레이 저면에 부착된 액체가 2가 기체에 함유될 위험이 크게 감소되어, 액체양이 많고 유속이 높은 경우에도 소량이 액체만이 여과기(40)에 의해 분리될 필요가 있게 된다.

제 2도에 본 발명에 따른 분리탑의 다른예가 도시되어 있다. 이 예의 분리탑(20)은 2차 기체 수집 공간(29)와 특수한 소용돌이 관(25)의 입구사이에서 유체가 통과하게 되는 도관(50)을 구비하고 있다. 제 2도에 도시된 장치에 작동중, 2차 기체 배출관(45)에서 나온 기체는 2차 기체 수집공간(29)내에 수집되고, 반면에 1차 기체 배출관(37)에서 나온 기체(액체는 거의 없는)는 벽(28)위의 부분으로 들어간다. 1차 기체 배출관(37)위의 압력차에 기인하여, 2차 기체는 2차 기체 수집공간(29)로 부터 도관(50)을 통하여 특수 소용돌이관(25)로 강제로 흐르게 된다. 이 소용돌이 관(25)(제 2단계 분리기로 작용)에서, 2차 기체에 함유된 액체가 그 기체로부터 분리되어 배출됨으로써, 액체가 거의 없는 기체가 소용돌이 관(25)에 제공된 기체 배출관(38)을 통하여 그 소용돌이 관(25)에서 나간다.

이 두번째 예에서 제 2단계 분리기로 작용하는 소용돌이 관(25)가 제 1단계 분리기로 작용하는 다른 소용돌이 관들(1)과 같은 수준에 배치되어 있으나, 제 2단계 분리기인 소용돌이 관(25)는 제 1단계 분리기인 다른 소용돌이 관(1)이 배치되는 수준과 다른 수준에 배치될 수도 있음이 이해될 것이다. 예를들어, 제 2단계 분리기는 벽(28)의 개방부에 설치될 수도 있다. 그러한 구조에서는 2차 기체를 재순환시키기 위한 도관(50)이 필요없는 반면에, 그 제 2단계 분리기가 그 분리기에서 분리된 액체를 수집하기 위한 별도의 공간을 구비하여야 한다.

제 1도에 조밀하게 채워진 섬유들 형태의 여과기가 제 2단계 분리기로 적용된 실시예가 도시되어 있으나, 2차 기체의 흐름 방향에 대하여 배플(차폐판) 또는 날개와 같은 어떤 유형의 여과기가 사용될 수도 있다.

Claims (4)

1. 가스 도입구(43)위에, 2개의 수평 트레이들(24, 26) 1셋트와, 날개 조립체(35)를 가지며 상기 트레이들(24. 26)사이 공간(27)내에서 상방으로 연장하고 상단부(15)가 상부 트레이(26) 아래 약간의 거리에 위치하도록 하부 트레이(24)의 개방부(9)에 설치된 다수의 수직 소용돌기 관들(1)과, 상기 트레이들(24, 26)사이 공간(27)내에서 하방으로 연장하고 하단부(14)가 소용돌이 관(1)의 상단부(15)아래 약간의 거리에 위치하도록 소용돌이 관과 동축으로 상부 트레이(26)의 개방부에 설치되고 소용돌이 관보다 작은 직경의 1차 기체 배출관(37)과, 소용돌이 관(1)외측 트레이들(24, 26)사이 공간(27)과 통하는 액체 배출관(23), 트레이들 사이의 상기 공간(27)으로 부터 상부 트레이(26) 위 공간(29)내오 2차 기체를 인도하기 위해 상부 트레이에 설치된 2차 기체 배출관(45)를 가지는 기액 혼합물로 부터의 액체 분리를 위한 수직 분리탑(20)에 있어서, 2차 기체 배출관(45)이 2차 기체로부터 액체를 분리시키기 위한 2차 분리장치인 여과기(40)의 도입구와 통하고 있고, 그 여과기의 기체 배출구가 소용돌이 관(1)의 1차 배출관(37)의 배출측과 동일한 공간과 통하여 있는 것을 특징으로 하는 기액 혼합물로 부터의 분리를 위한 수직 분리함.
2. 제 1항에 있어서, 상부 트레이(26) 위에 2차 기체 수집공간(29)이 상기 여과기 (40)와 통하도록 제공되고, 1차 기체 배출관(37)이 그 2차 기체 수집공간(29)을 가로질로 있는 것을 특징으로 하는 분리탑.
3. 제 2항에 있어서, 상기 여과기(40)는, 상기 2차 기체 수집공간(29)위에 있고 1차 기체 배출관(37)이 통과하는 조밀하게 채워진 섬유들의 층이나 다수의 경사진 날개들과 같은 여과층(41)으로 이루어지고, 2차 기체 수집공간(29)으로 부터 액체를 배출시키기 위한 약체 배출관(44)이 설치된 것을 특징으로 하는 분리탑.
4. 제 2항에 있어서, 상기 여과기(40)가, 1차 기체를 위한 소용돌이 관(1) 및 1차 기체 배출관(37)과 같은 방식으로 2개의 수평 트레이들(24, 26)에 설치된 소용돌이 관(25) 미 그와 동축의 기체 배출관(38)으로 이루어진고, 2차 기체를 위한 상기 소용돌이 관(25)의 기체 도입부가 상기 기체 수집공간(29)에 연결된 것을 특징으로 하는 분리탑.

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