JP5473323B2 - 粒子充填層から上流でガスおよび液体を混合および分配するための装置 - Google Patents

Description

本発明は、少なくとも１つの粒子充填層を含む筐体の内側に一般的に配置される球形装置に関する。本発明の適用分野は、化学、物理または物理化学方法における粒子充填層の使用を含む。本発明は、より特定的には、筐体内に一般的に取り付けられ、粒子充填層の表面において流体を一様に分配することを目的とする球形の分配プレートに関する。

特許文献１には、反応器内において粒子充填層から上流に配置される、液体状流体およびガス状流体を混合および分配するための装置が記載されている。この特許に記載された装置は、ライザを備えたプレートを含み、該ライザは、プレートの上方に開口する上部と、プレートの下側と連絡する下端部とを備え、ライザの上部には、側部オリフィスが備えられている。この装置では、液体は、管状システムによって反応器の外側から分配プレートに運ばれ、その結果、該管状システムの下端部は、プレートの上に蓄積した液体に浸かったままである。

このようなシステムの欠点は、ガスおよび液体が別々に反応器に持ち込まれることである。事実、気体状流体と液体状流体とからなる混合物を分配する前に、反応器の断面全体にわたって均一にこれらの流体の接触を最大にすることがしばしば望ましい。ガスおよび液体の混合物が接触床中を流れる前でさえ、気体状流体からの反応性化合物により液体供給材料を飽和させることが、しばしば、特に、化学方法の場合において重要である。

このようなシステムのさらなる欠点は、管状システムを満たすために相当量の液体によってのみそれが装填され得ることである。したがって、液体の速度は管状システムの下端部またはこの端部の延長部を形成する管のオリフィスにおいて高い。これは、ガスと液体との間の界面の混乱の源であり得、これは、一方でガスおよび液体の混合の均一性および他方で層の上表面でのこのような混合物の分配の均一性を危うくする。

特許文献２には、固体の固定床の表面を通してガスおよび液体を駆動し、分配プレートと、該プレートを貫通して延びる複数の管とを含み、該管のそれぞれは、プレートの上面上に垂直に延びる複数の側部オリフィスを備えた分配システムであって、これらの管の２つの群がそれらの側部オリフィスの垂直位置によって特徴付けられるものが記載されている。この特許出願に記載される装置は、２つの群の管の側部オリフィスの位置のお陰で、前記プレート上に蓄積する液体の高さが、所定レベル（このレベルより下では、管の群の一方が側部オリフィスを含まない）に達する時にプレートを貫通して流れる液体の流れを低減させることを可能にする。さらに、ガスおよび液体は、前記プレートおよびこれらの管の基部に提供されるスロットの上面上に取り付けられた垂直管によって分配プレートに運ばれる。

このようなシステムの欠点は、ガスおよび液体が、混合物として分配プレートの上面上に送り込まれることである。この導入様式は、液体中でのガスのバブリングに一部起因して、ガスと液体との間の界面における混乱を生じさせる。
仏国特許発明第２８４２４３５号明細書 国際公開第９５／３５１５９号パンフレット

（発明の要約）
本発明の１つの目的は、筐体内に取り付けられ、粒子充填層から上流または２つの連続する粒子充填層の間でガスおよび液体の混合および分配を最適化することを可能にする装置を提供することである。

本発明の別の目的は、ガスおよび液体の反応筐体への導入、さらには粒子充填層上でのこのガスおよびこの液体の均一な再分配を可能にする装置を提供することである。

本発明の別の目的は、ガスおよび液体の混合物注入点から上流の粒子充填層の入口におけるガスおよび液体の間の物質移動を最大にすることである。化学的方法の場合、これは、ガスから液体への反応性化合物の移動を有利にすることを可能にする。反応が概して液体中で起こる化学的方法において、この化合物のガスから液体への移動は、反応方法を制限する要因であり得る。本発明は、ガスと液体の間の界面における均一な気泡雲の形成を有利にすることによって、ガスと液体との間のこの移動を増加させることを可能にする。

本発明の別の目的は、粒子充填層の表面におけるガスおよび液体の分配均一性に有害であり得るあらゆる不安定なまたは局所的なバブリングまたは発泡現象を妨げることを可能にするガスおよび液体の分配プレートを提供することである。

前述の目的に加えて、本発明は、床の上部表面においてガスおよび液体を含む混合物の分配の均一性を改善することにある技術的問題を少なくとも解決することを可能にする。

それ故に、本発明は、ガスおよび液体を混合および分配するための、粒子充填層から上流に配置される装置であって、下部プレートと、上部プレートを備えたガスおよび液体送達手段とを含み、下部プレートは、複数のライザを備え、各ライザは、少なくとも１つの側部オリフィスを備えた上部と、該下部プレートの下側と連絡する（communicate）下部とを含み、上部プレートは、液体を下部プレートに搬送する手段と、ガス分離および搬送手段とを備える、装置に関する。

一つの実施形態において、液体を下部プレートに搬送する手段は、前記上部プレートの表面上に一様に分配されるオリフィスを含む。

あるいは、液体を下部プレートに搬送するためのこれらの手段は、上部プレートを貫通して提供される少なくとも１つのラインであって、その端部が、一端については下部プレートのレベルに蓄積する液体中に、他端については上部プレートのレベルに蓄積する液体中に浸されるように配置されるラインを含み得る。

別の実施形態において、ガス分離および搬送手段は、両端において開口し、上部プレートを貫通して配置された管であって、その上端は、ガスのみの通過を可能にするようにカバーを備えた、管を含む。

さらに別の実施形態において、ガスを上部プレートの下に搬送するための分離手段は、上部プレートの周辺上に提供されかつリムを備えた環状開口と、ガスのみの通過を可能にするように前記開口を覆うカバーとを含む。

本発明による装置の他の特徴および利点は、添付の図面を参照しながら以降の実施形態の記載を読み取ることから明らかになる。

（発明の詳細な説明）
それ故に、本発明は、粒子充填層から上流に配置される、ガスおよび液体を混合および分配するための装置であって、ガスおよび液体の送達手段と、実質的に水平な下部プレートとを含み、前記下部プレートは、前記プレートの表面上に一様に分配される複数のライザを備え、各ライザは、上部、および該プレートの下側と連絡する下端を含み、ライザの上部は、少なくとも１つの側部オリフィスを備える、装置に関する。

本発明によって提供される改良は、送達手段が実質的に水平な上部プレートを含み、その上方にガスおよび液体が送達され、該プレートには、液体を下部プレートに搬送する手段とガス分離および搬送手段とが取り付けられるという事実にある。

粒子充填層であるとして理解されるものは、一般的には、粒状物形態の固体粒子のセットであり、これらの粒状物はあらゆる形状を有し得るが、それらは、大抵は、ほぼ円筒形または球形であり、典型的には、数ミリメートル程度の寸法を有する。これらの粒状固体は、一般的には、触媒活性を有する。

一般的に、本発明による装置は、１以上の粒子充填層を含み得る反応器に一体化される。これらの層は、しばしば、固定床であり、それらは、連続的および／または別個であり得る。

本発明は、粒子固体の固定床（単数または複数）を通じて下降並流の液体およびガスの流れを有する反応器における使用に特によく適している。

本発明による装置は、粒子充填層から上流、２つの連続する粒子充填層の間、または、一般的には、液体およびガスを少なくとも供給する反応器の頂部に配置され得る。

本発明による装置は、主として、２つの群の手段、ガスおよび液体送達手段および実質的に水平な下部プレートを含む。

本発明の一つの局面によると、ガスおよび液体送達手段は、実質的に水平な上部プレートを含み、その上方にガスおよび液体が供給される。この上部プレートは、一般的に、反応筐体または反応器の断面全体を覆う。

本発明の別の局面によると、ガスおよび液体送達手段の上部プレートには、液体を下部プレートに搬送する手段が備えられる。

本発明のこの局面に関連する実施形態において、液体を下部プレートに搬送する手段は、前記プレートの表面上に一様に分配されるオリフィスを含む。これらのオリフィスは、一般的に、上部プレート上に蓄積する液体の通過に費やされる。それ故に、液体は、上部プレートの下方に通過することができる、すなわち、下部プレートの方に流れることができる。

上部プレートのオリフィスの密度の範囲は、好ましくは１００〜３０００オリフィス／ｍ^２、より好ましくは５００〜３０００オリフィス／ｍ^２である。

上部プレートのオリフィスの直径の範囲は、好ましくは１〜２０ｍｍ、より好ましくは５〜１０ｍｍである。

別の実施形態において、液体を下部プレートに搬送する手段は、上部プレートを貫通し、その端部が、一端については下部プレートのレベルに蓄積した液体に、他端については上部プレートのレベルに蓄積した液体に浸されるように配置される少なくとも１つのラインを含む。

ラインの上端は、好ましくは５０ｍｍ未満の高さ、より好ましくは、上部プレートの上表面と同じ高さに位置し得る。

この上端位置は、液体のみの通過を可能にする。

ラインの下端は、好ましくは、下部プレートのライザの最も低い側部オリフィスの最も低い高さより低い高さに位置する。

この下端位置は、前記プレートのレベルに蓄積した液体の表面に支障をきたすことなく液体が下部プレートに搬送されることを可能にする。

ラインは、好ましくは、上部プレート内の液体レベルを制御する手段を含む。これらの手段は、当業者に知られるあらゆる手段、特に、圧力降下を発生することを可能にするもの、例えば、目盛り付きオリフィス、収束または発散管であり得る。

本発明のさらに別の局面によると、ガスおよび液体送達手段の上部プレートは、ガスを分離しこれを上部プレートの下方に搬送する手段を備えている。それ故に、これらの手段は、一方では液体からガスを分離し、他方では上部プレートの下方にガスを搬送するという２つの目的を有する。

本発明のこの局面に関連する好ましい実施形態において、ガス分離および搬送手段は、両端において開口し、上部プレートを貫通して配置される管であって、その上端がガスのみの通過を可能にするためのカバーを備えている管を含む。

あるいは、ガス分離および搬送手段は、閉上端および開下端を有する管であって、該ライザは、上部プレートを貫通して配置され、その上部に側部開口を有する、管を含む。

これらの２つの場合において、上部プレートの管の密度の範囲は、好ましくは３〜３０ライザ／ｍ^２、より好ましくは５〜５００ライザ／ｍ^２であり得る。

本発明の別の好ましい実施形態では、ガス分離および搬送手段は、上部プレートの周辺上に提供されかつリムを備えた環状開口部と、ガスのみの通過を可能にするように該開口部を覆うカバーとを含む。

この上部プレートは、一般的には、反応器送達ラインから来るガスおよび液体の流れを分離するために用いられる。その構成は、しばしば、筐体の入口から来るガスおよび液体の噴流の密着を通じて液相中に押し流されたガスの分離を可能にするための十分な液体レベルを確立することを可能にする。

それ故に、ガスおよび液体は、下部プレートに別々に送り込まれ、液体は、上部プレート上に提供されたオリフィスを通じて注入され、ガスは、前記ガス分離および搬送手段を通じて注入される。

上記の上部プレートを含むガスおよび液体送達手段に加えて、本発明による装置は、実質的に水平な下部プレートを含む。

上部プレートの場合と同様に、この下部プレートは、一般的に、反応筐体または反応器の断面全体を覆う。

本発明によると、この下部プレートは、下部プレートの表面上に一様に分配された複数のライザを備え、各ライザは、上部と、前記プレートの下側と連絡する下部とを含む。これらのライザは、一般的に、実質的に垂直である。それらは、しばしば、一定の断面を有する。

下部プレートのライザの密度の範囲は、好ましくは１００〜７００ライザ／ｍ^２、より好ましくは１５０〜５００ライザ／ｍ^２であり得る。

好ましくは、下部プレートのライザは、前記プレートの下方に、１０〜１００ｍｍの範囲の高さで引き延ばされる。この構成は、液体が下部プレートの下面の下に流れることを防ぐことを可能にする。

下部プレートのライザの下端と前記プレート下の粒子充填層の上面との間の間隔は、好ましくは０超、かつ、３００ｍｍ以下、より好ましくは１００ｍｍ以下である。この構成は、粒子充填層の上部層におけるガスおよび液体の間の良好な分配を維持することを可能にする。

本発明によると、ライザの上部は、少なくとも１つの側部オリフィスを備える。ライザの上部は、好ましくは、種々の高さに位置する複数の側部オリフィスを備える。

下部プレートのライザの上部に沿う側部オリフィスは、好ましくは、少なくとも２つのレベル上に分配され、最も低いレベルは、下部プレートの上面より上であり、ライザの下端から５０〜３００ｍｍの範囲の間隔である。側部オリフィスのレベル（単数または複数）は、少なくとも２０ｍｍの高さによって分けられ得る。それ故に、本発明による装置は、流量変動に関して大きな柔軟性を可能にする。

ライザは、好ましくは、その上端に、この端部を通じた液体の通過を妨げることを可能にする手段を含む。これらの手段は、例えばカバーであり得る。

下部プレートは、一般的に、所定容積の液体を蓄積させることを目的とする。下部プレートの上方の反応器の一部と連絡する各ライザの上部は、一般的に、この下部プレートの上に蓄積した液体のレベルの上で開口している。下部プレートの下方へのガスおよび液体の通過は、ライザの上部における側部オリフィス（単数または複数）を通じて起こる。

ガスおよび液体が別々に下部プレートの上方に注入されると、これら２つの流体の間に平坦な界面が生ずる。液体は、有利には、大多数のオリフィスの手段によって、低流量の液体噴流のかたちで注入され、これは、液体とガスとの間の界面の混乱が制限されることを可能にする。さらに、液体の流れは、上部プレートの断面全体にわたって一様に分配される。

本発明による装置は、それ故に、液体とガスとの間の界面が平坦かつ水平に維持されることを可能にし、下部プレートの種々のライザへの２種の流体のそれぞれの均一な供給が良好に制御される。

ガスの大部分が、前記ライザの上部の非浸漬部分に提供される側部オリフィスを通じて下部プレートのライザに送り込まれる。液体は、ライザの上部の浸漬部に提供される側部オリフィスを通じて送り込まれる。

本発明による装置は、ガスおよび液体の送達手段と結合した下部プレートの手段によって、液体中に現れ、ライザへの均一な供給を乱すかもしれないバブリングまたは発泡現象を回避することを可能にする。

より正確には、送達手段によって下部プレートのライザに提供される液体は、一般的に、全ライザについて等しい均一な物理的状態にある。本発明による装置は、それ故に、エマルジョンまたは非常に微細なバブルの形態の液体中のガス部分の存在に起因して多かれ少なかれ曝気した状態でこの液体が下部プレートのライザにあること防ぐことを可能にする。２つの流体間の界面が大きく乱される時にそれが可能であるからである。

上記の本発明による装置は、少なくとも１つの粒子充填層を含むあらゆるタイプの反応器に使用する。それは、分配されるべき液体の流れの範囲が特に０．５〜１００ｋｇ／ｍ^２／ｓ、より通常には１〜８０ｋｇ／ｍ^２／ｓである反応器に使用する。

本発明による装置は、ガスが液体に関してより低い割合にある全ての場合、すなわち、ガス／液体の容積比が１より低い場合において適用を見出し得る。本発明による装置はまた、ガスが液体に関して大部分である場合、すなわち、ガス／液体の容積比が３／１より大きい、より通常には４００／１より小さい場合に用いられ得る。本発明による装置の適用領域は、それ故に、０〜４００、有利には０〜１００の範囲にわたるガス／液体容積比をカバーし得る。

本発明による装置はまた、粒子充填層における反応が高発熱性であり、ガス／液体の混合物を冷却するために追加的な流体（大抵はガス状）を反応器に供給することを必要とする場合に使用し得る。

本発明による装置はまた、粒子充填層における反応が、大抵はガス状の化合物、例えば水素Ｈ_２の液相への溶解を可能にするために密接な接触を必要とする場合に使用し得る。本発明による装置は、特に、ガスおよび液体の分配器、例えば、水素化処理反応に使用されるものの領域に使用する。このような水素化処理反応の例は、水素化分解、水素化脱硫、水素化脱窒、Ｃ_２〜Ｃ_５留分の選択的または全体的な水素化である。本発明による装置はまた、スチームクラッキングされたガソリンの選択的水素化、脂肪族および／またはナフテン留分中の芳香族化合物の水素化および芳香族留分中のオレフィンの水素化に使用し得る。

本発明による装置はまた、気相および液相を完全に混合することを必要とする他の反応、例えば、部分的または全体的な酸化反応、アミノ化、アセチル酸化（acetyloxidation）、アンモ酸化（ammoxidation）およびハロゲン化反応、特にクロル化を行うための適用を見出し得る。

水素化硫化、水素化脱窒および水素化分解反応の具体的な分野において、特に、例えば３０ｐｐｍ（parts per million）未満の硫黄を含有する生成物を得るために高い転化率が求められる場合、本発明による装置は、特によく適している。実際に、このような場合に、ガスおよび液体、特に液体の良好な分配を有することが必要であり、ガス／液体の容積比の範囲が一般的には約３／１〜約４００／１、大抵は約１０／１〜約２００／１であることが知られている。

本発明による装置はまた、急冷流体と一般に呼ばれる補助的な冷却流体を用いて、冷却することを意図するこの補助流体と処理過程流体との間の非常に良好な接触が必要とされる場合に特によく適している。

（図面の詳細な説明）
より良好な理解のために、本発明による装置の複数の実施形態が図１〜５によって例示される。これらの実施形態は、実施例によって与えられるが、これらの実施例は限定的ではない。本発明による装置のこれらの例示は、それを実施するために必要とされる構成要素の全てを含むわけではない。当業者が本発明を実施するためのこれらの提示を達成することができる限りにおいて、本発明のより良好な理解のために必要とされる要素のみが示される。

図１は、ガスおよび液体の流れが下降する実施形態を示す。流体送達手段は、粒子充填層（２）を含む反応器（１）の頂部に、垂直供給ライン（３）を含む。

これらの送達手段はまた、平坦プレート（４）を含む。この平坦プレート（４）の機能は、噴流の運動エネルギーを消散させることおよび反応器（１）の断面の少なくとも一部上にガスおよび液体の混合物を分配することである。供給ライン（３）からのガスおよび液体の噴流は、それ故に、プレート（４）に影響を与える。

ガスおよび液体の送達手段は、さらに、プレート（４）上の衝撃後のガスおよび液体の混合物を受けることを目的とする上部プレート（５）を含む。この上部プレートは、液体の通過を目的とするオリフィス（６）と、ガスの分離および搬送手段（７）とを含む。示される実施形態において、ガスの分離および搬送手段（７）は、管（８）を含む。管（８）は、その上端および下端（９）において開口しており、上部プレート（５）を貫通して配置される。各管の上端は、ガスのみの通過を可能にするようにカバー（１０）を備えている。示される実施形態において、ガスの通過は、管（８）上端の面取り部（１１）によって提供される開口部によって起こる。

オリフィスの数および直径は、しばしば、プレートの上に一般的には少なくとも５０ｍｍ、有利には少なくとも１００ｍｍの液体レベルを維持するように計算される。オリフィスの数はまた、少なくとも１００オリフィス／ｍ^２、有利には１００〜５００オリフィス／ｍ^２の密度を維持するように選択され得る。オリフィスを通過する流れは、したがって、本質的に、下部プレートに供給する液体からなり、低流量の噴流の形態である。ライザの高さは、一般的に、液体流量が最大値である時にこれらのライザを通じたあらゆる液体のオーバーフローを防ぐように決定される。

上部プレート（５）からのガスおよび液体は、次いで、下部プレート（２１）に供給する。液体は、散水によって供給される。下部プレート（２１）は、ライザ（２２）を含み、これらのライザのそれぞれは、液体の表面（２４）の上方に開口した上部（２３）と、前記プレートの下側と連絡する下端（２５）とを含む。ライザの上部は、種々の高さに配置される複数の側部オリフィス（２６）を備える。下部プレート（２１）のライザ（２２）は、カバー（２７）によってその上端において閉じている。それ故に、上部プレート（５）のオリフィス（６）が、ライザの上に位置する場合、液体は、側部オリフィス（２６）を通してのみ入るライザの壁に沿って下にしたたり落ちる。ライザ（２２）の上端を覆うカバー（２７）は、オリフィスの方向に対して反対方向にしたたり落ちるのに有利であるように、より特定的にはガスの通過を意図して傾斜させられ得る。

上部プレート（５）のオリフィス（６）からの液体噴流の流量は少なく、反応器の断面全体にわたって分配される。したがって、下部プレート（２１）の上に位置するガスおよび液体の間の界面の混乱の大きさは小さく、それらは、反応器の断面全体にわたって著しく一様に分配される。それ故に、液相の組成および浸されるライザの側部オリフィスに供給する液体の流れは、ライザの全てについて等しい。同様に、これらのライザの側部オリフィスに関する液体表面の平均レベルの時間による漸進的変化は、ライザの全てについて等しい。それ故に、システムは、一方でガスおよび液体の混合物の組成の良好な均一性および他方で反応器の断面全体にわたるこれらの流体の流量の均一性を提供する。

図２は、プレート（５）および（２１）が互いに固定され、上部プレート（５）が下部プレート（２１）のライザ（２２）の上端上に直接的に支持される実施形態を示す。それ故に、上部プレートは、ライザの上端を閉じており、上部プレート（５）と下部プレート（２１）との間の液体の頂部を最小限にすることを可能にする。次いで、ガスは、大部分、ライザ（２２）非浸漬部分中に提供された１以上のオリフィスによって下部プレート（２１）のライザ（２２）に注入される。

図３は、追加の分離システム（４１）がガスおよび液体の送達手段に加えられる実施形態を示す。このシステムは、実際に、垂直ライン（３）における反応器入口に位置する。

この分離システム（４１）は、管（４２）を含み、管（４２）はプロペラ（４３）を含む。このプロペラは循環移動を流れに適用し、遠心力によるガスおよび液体の分離を可能にする。この管（４２）の出口において、ガスおよび液体は、管（４２）の円筒壁の互いに反対となる端部に提供される２つの開口（図示せず）を通じて放出される。それ故に、ガスおよび液体は、事前に分離され、液体は、接線方向出口の外壁上をフィルム状に流れ、ガスは、分離管の軸に位置する断面を通じて放出される。混合物が小滴霧雨状または泡状流の形態で反応器入口に来る場合、事前分離器が、上部プレートにおいてガス／液体分離効率を向上させる。

図４は、上部プレートの下にガスを搬送する分離手段が、上部プレート（５）の周辺上に配置されかつリム（５１）を備えた環状開口部（５１）と、ガスのみの通過を可能にするように前記環状開口部を覆うカバー（５１）とを含む、実施形態を示す。

リム（５２）によって境界が定められた上部プレート（５）の表面は、粒子充填層の断面の２５％超、好ましくは５０％超および９０％未満を覆う。リムの高さは、最少液体流量に対応する最低レベルと最大液体流量に対応する最高レベルとの間に液体の高さを維持するように計算される。最低レベルは、一般的には少なくとも５０ｍｍ、好ましくは少なくとも１００ｍｍである。

カバー（５３）は、好ましくは、液体の全てを、リム（５２）によって制限された上部プレート（５）の部分に集めることを可能にする反転円錐台形状壁の形態を有する。

図５は、液体を下部プレートに搬送する手段が少なくとも１つのライン（６１）であって、上部プレート（５）を貫通し、その端部（６２）および（６３）が、端部（６２）については下部プレート（２１）のレベルに蓄積した液体中に、端部（６３）については上部プレートのレベルに蓄積した液体中に浸されるように位置する、ラインを含み得る実施形態を示す。

これらのライン（６１）（一つのみが示されている）の数および直径は、最少の液体流量のために上部プレート上に最低液体レベルを提供するように計算される。この最低レベルは、ガスが下部プレートの方に搬送されることを防止することを顕著に可能にする。このレベルは、一般的には少なくとも５０ｍｍ、好ましくは少なくとも１００ｍｍである。

ライン（６１）の下端（６２）は、一般的に、下部プレート（２１）のライザ（２２）の一番下の側部オリフィスの下に位置する。この構成において、ライン（６１）は、常時、液体により満たされ、上部プレートからの液体は、下部プレートのガスおよび液体の間の界面に影響を及ぼさない。下部プレートの液体レベルの下にそれが直接的に注入されるからである。したがって、この界面は、液体およびガスの流量がどうであれ全体的に平坦なままである。

（実施例）
以降に与えられる実施例は、標準的な分配プレートに対する、本発明による分配プレートの利点を例示することを可能にする。これらの実施例は、一方で標準タイプの装置（従来技術）および他方で本発明による装置を示すモデルについての実験から達成される。これらのモデルは、６００ｍｍの直径の反応器であって、その壁が透明であり、粒子充填層を含むものにおいて用いられた。用いられた流体は、水および空気であった。

標準タイプの装置のモデルは、ライザを備えたプレートを含み、該ライザは、プレート上に開口する上部と、プレートの下側と連絡する下端とを有し、ライザの上部には側部オリフィスが設けられる。この装置において、液体は、管状システムによって、反応器の外側から分配プレートに送達され、その結果、前記管状システムの下端は、前記プレート上に蓄積した液体中に浸されたままである。管状システムの下端は、プレートに蓄積した液体中に浸された孔あき管によって引き延ばされる。

本発明による装置のモデルは、図２に示される装置に対応する。上部プレートは、ガス分離および搬送手段（３）を備えており、本発明の場合、それは、端部において開口し、カバーが設けられた管である。上部プレートは、液体搬送手段を備えており、本発明の場合、それは、５ｍｍの直径のオリフィスである。下部プレートは、１９〜２５ｍｍのライザを備えており、ライザのそれぞれは、３列の側部オリフィスを有する。

標準装置モデルの下部プレートのライザの特徴は、本発明による装置のモデルの特徴と同一であり、すなわち、１９〜２５ｍｍの直径のライザであり、ライザのそれぞれは、３列の側部オリフィスを有している。

両方の場合において、液体流（水）およびガス流（空気）は、それぞれ、１０ｋｇ／ｍ^２／ｓおよび０．０２３ｋｇ／ｍ^２／ｓにほぼ維持される。

図６および７は、下部プレートのレベルにおけるガスおよび液体の間の界面を示す写真であり、図６については標準タイプの装置（従来技術）のモデルのもの、図７については本発明による装置のモデルのものである。

標準装置の場合、図６に示されるガスおよび液体の間の界面の変動は、５０ｍｍ程度である。これらの変動は、ランダムな液体流をライザに生じさせる。これらの変動の高さは、ライザ上の２つの連続するオリフィスの間の距離と同じ程度であり、ライザは、同一数のオリフィスと連動しない。これらの変動は、液体流のアンバランスを伴う。

本発明による装置の場合、図７に示される下部プレート上のガスおよび液体の間の界面の変動は、５ｍｍ程度、すなわち、標準システムの１０分の１未満である。液体レベルが全ライザから同一の上流にあることが観察され得る。さらに、界面に形成された泡状雲が塔の断面全体にわたって均一に分配されることを考慮して、ガスおよび液体の間の接触は、断面全体にわたって均一であり、注入される液体の流れは、ライザの全てについて同一である。

図８ａおよび８ｂは、図８ａについては標準タイプの装置（従来技術）から、図８ｂについては本発明による装置から下流の粒子充填層の断面について測定されるガス濃度の分布を示す。各図下のスケールは、１００％液体についての黒色から１００％ガスについての白色にわたるガス濃度変動範囲を示している。

図８ａおよび８ｂにおいて見られ得るように、ガス濃度の分布は、本発明による装置の場合には断面全体にわたって均一である一方で、ガス欠損を伴う領域が、標準装置から下流の層の断面の中心に観察され得る。

標準装置の場合、層の周辺上のガスおよび液体の間の界面の変動は、入口ディフューザからのガス／液体噴流の影響に起因し、これは、塔の周辺上に位置するライザにより偏ったガス供給を生じさせる。本発明者らが、測定されるガス濃度が予想されるガス濃度±１０％に等しい画像の画素の百分率として分配効率の基準を規定する場合、分配効率は、標準装置について７９％、本発明による装置について９６％であり、これは、ガス／液体混合物によって適切に活性にされた床の断面の部分の１７％の増幅率に対応する。

図１は、本発明による装置であって、液体を下部プレートに搬送する手段は、上部プレートの表面上に一様に分配されるオリフィスを含み、ガス分離および搬送手段は、両端において開口し、上部プレートを貫通して配置され、上端がガスのみの通過を可能にするようにカバーによって覆われる管を含む、装置の実施形態を制限しない方法で説明する。 図２は、本発明による装置であって、下部プレートのライザが上部プレートの支持体として機能する装置の別の実施形態を制限しない方法で説明する。 図３は、本発明による装置であって、ガスおよび液体の送達手段は、上部プレートから上流にさらなる分離手段を含む装置の別の実施形態を制限しない方法で説明する。 図４は、上部プレートの下方にガスを搬送するための分離手段が、上部プレートの周辺上に提供され、リムと、ガスのみの通過を可能にするように開口を覆うカバーとが取り付けられる環状開口を含む実施形態を制限しない方法で説明する。 図５は、液体を下部プレートに搬送するための手段が、上部プレートを貫通し、その端部は、一端については下部プレートのレベルに蓄積した液体中に、他端については上部プレートのレベルに蓄積した液体中に浸されるように配置される少なくとも１つのラインを含み得る実施形態を制限しない方法で説明する。 図６は、与えられた実施例と関連し、標準タイプの装置（従来技術）のモデルの下部プレートのレベルでガスと液体の間の界面を見ることを可能にする写真を示す。 図７は、与えられた実施例と関連し、本発明による装置のモデルの下部プレートのレベルでガスと液体の間の界面を見ることを可能にする写真を示す。 図８ａおよび８ｂは、与えられた実施例と関連し、一方で標準タイプの装置（従来技術）および他方で本発明による装置から下流の粒子充填層の断面上で測定されるガス濃度の分配を示す。

Claims (17)

1. ガスおよび液体の送達手段と、実質的に水平な下部プレート（２１）とを含み、該下部プレートは該プレートの表面上に一様に分配された複数のライザ（２２）を備え、各ライザは、上部（２３）と、該プレートの下側と連絡する（communicate）下端（２５）とを含み、ライザ（２２）の上部（２３）は少なくとも１つの側部オリフィス（２６）を備えている、粒子充填層（２）から上流に配置される、ガスおよび液体を混合および分配するための装置であって、
   該送達手段は、実質的に水平な上部プレート（５）を含み、該プレート（５）上にガスおよび液体が供給され、該上部プレートは、液体を下部プレートに搬送する手段と、ガス分離および搬送手段（７）とを備え、該ガス分離および搬送手段（７）は、ガスのみの通過を可能にし、上部プレート（５）は、下部プレート（２１）のライザ（２２）の上端上に直接的に支持されており、これにより、上部プレート（５）は、ライザ（２２）の上端を閉じている、装置。
2. 液体を下部プレート（２１）に搬送するための手段は、上部プレートの表面上に分配されたオリフィス（６）を含む、請求項１に記載の装置。
3. 上部プレートのオリフィス（６）の密度の範囲は、１００〜３０００オリフィス／ｍ^２である、請求項２に記載の装置。
4. 上部プレートのオリフィス（６）の直径の範囲は、１〜２０ｍｍである、請求項２または３に記載の装置。
5. 液体を下部プレートに搬送する手段は、少なくとも１つのライン（６１）を含み、該ライン（６１）の端部（６２、６３）は、端部（６２）については下部プレートのレベルに蓄積する液体に、端部（６３）については上部プレートのレベルに蓄積する液体に浸されるように位置する、請求項１〜４のいずれか１つに記載の装置。
6. ライン（６１）の上端（６３）は、上部プレート（５）の上表面に関して５０ｍｍ未満の高さに配置される、請求項５に記載の装置。
7. ライン（６１）の下端（６２）は、下部プレート（２１）のライザ（２２）の一番下の側部オリフィス（２６）の最も低いレベルより低い高さに配置される、請求項５または６に記載の装置。
8. ライン（６１）は、上部プレート（５）における液体レベルを制御する手段を含む、請求項５〜７のいずれか１つに記載の装置。
9. ガス分離および搬送手段（７）は、複数の管（８）を含み、該管（８）は、その両端において開口しており、上部プレート（５）を貫通して配置され、その上端には、ガスのみの通過を可能にするようにカバー（１０）が備えられる、請求項１〜８のいずれか１つに記載の装置。
10. 上部プレートの管（８）の密度の範囲は３〜３０ライザ／ｍ^２である、請求項９に記載の装置。
11. ガス分離および搬送手段（７）は、上部プレート（５）の周辺上に提供されかつリム（５２）を備えた環状開口部（５１）と、ガスのみの通過を可能にするように前記環状開口部を覆うカバー（５３）とを含む、請求項１〜１０のいずれか１つに記載の装置。
12. 下部プレート（２１）のライザ（２２）の密度の範囲は、１００〜７００ライザ／ｍ^２である、請求項１〜１１のいずれか１つに記載の装置。
13. 下部プレート（２１）のライザ（２２）は、下部プレートの下に、１０〜１００ｍｍの範囲の高さで引き延ばされる、請求項１〜１２のいずれか１つに記載の装置。
14. 下部プレート（２１）のライザ（２２）の下端（２５）と下部プレートの下の粒子充填層（２）の上表面との間の距離は、０超かつ３００ｍｍ以下である、請求項１〜１３のいずれか１つに記載の装置。
15. ライザ（２２）の上部（２３）には、異なる高さに位置する複数の側部オリフィス（２６）が備えられる、請求項１〜１４のいずれか１つに記載の装置。
16. 下部プレート（２１）のライザ（２２）の上部（２３）に沿う側部オリフィス（２６）は、少なくとも２つのレベル上に分配され、最も低いレベルは、下部プレート（２１）の上面より上であり、ライザの下端（２５）に関して５０〜３００ｍｍの範囲の距離にある、請求項１５に記載の装置。
17. ライザ（２２）は、その上端に、この端部を介する液体の通過を防止することを可能にする手段を含む、請求項１〜１６のいずれか１つに記載の装置。

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