JP6196215B2 - 気体と液体用分配トレイ、このトレイを装備した反応器、及びこのトレイの利用 - Google Patents

Description

本発明は、気体と液体用分配トレイ、このトレイを装備した反応器、及びこのトレイの利用に関するものである。

本発明は、下向きの並流を受けて機能することができる、流体、液体、気体が供給される固定された触媒床を備えた反応器の分野に関する。本発明は、触媒床の上流に位置して、この触媒床に供給される流体の分配性能を向上させることのできる新規な分配トレイを提案する。

並流として又は対流として導入されるかに関わらず、液状流体とガス状流体の熱的又は物理的混合を容易にするために、多数の種類のトレイが利用可能である。

米国特許第５９４２１６２号明細書には、並流混合のための様々な可能性のある技術が記載されている。その中で、最も広く利用された分配トレイは、チムニーのサポートとして用いられるオリフィスによって穴の開いたトレイである。具体的には、トレイの各オリフィスはチムニーに通じており、チムニーの上部半開放の先端は反応性ガスの通過を可能にしている。チムニー内部に向かって液体を通過させるために、多数の技術が開発され、特許として米国特許第５８８２６１０号明細書、米国特許第６０９３３７３号明細書、欧州特許第１１４７８０８号明細書、及び欧州特許第１１４７８０９号明細書に記載されている。各チムニーの下部に位置した開口又は穴は、液体と気体が、触媒床を通過する前に、チムニー内で十分に混合されることを可能にしており、不活性ボールの少なくとも一層がこの触媒床に先行して、この混合物の流れを分割し再分配することで、優先ルートの形成やホットスポット源の生成や、触媒床のコークス化を回避している。このような用途において、液体に対する気体の体積比は、３：１以上であることが多く、常に４００：１以下であり、最も一般的な場合で、この比は１０から２００の範囲で変化する。

しかし、例えば気体の液体に対する体積比が３以下の場合のような、液体の量に対してチムニーを介して進入する気体の量が非常に低い構成が存在する。液体と気体の混合がまだ不十分なのに、大量の液体に、数的に非常に大幅に増加した、より大きな寸法のチムニーが伴うことがあり、結果的にこの混合方法は非効率的である。極端な場合には、チムニー下部の穴の断面積が、チムニーの断面積より大きく、すべての液体がチムニーを通ることができなくて、トレイ上の液面レベルが上昇してチムニーの高さを超えて、気体の安定した流れを妨害する場合がある。今に至るまで、この種の問題の唯一の解決策は、専用のチムニーに流れる気体の通路を分離し、穴を通る液体の通路をトレイの全表面にわたって等間隔に分配することであった。このような条件下で気体と液体の通路は分離されるが、しかし、気液混合はなく、気体による液体の分散は確保されない。

米国特許第５７９９８７７号明細書には、粒子床上へ液体を分配するための装置が記載されており、この装置はチムニーを支持するために用いられるオリフィスによって穴の開いたトレイで形成されている。この文献の目的は、減圧下で粒子床への２つの液相／気相の混合物の均一な分配を達成することであり、２つの相は下向きの並流として循環している。この目的を達成するために、トレイは気体を通すための導管を備え、各導管は液体用導管で囲まれて、液体は2つの導管の間に設けられた環状空間を介して出ていくようになっている。中央の気体の流れは、トレイの真下に出る時に、このように液体の輪で囲まれる。そして気体の導管にわたって圧力をわずかに低下させることで、出口で気体は膨張し、それがもう一度囲んでいる液体と接触することで、液体と気体の噴霧がトレイの真下で形成される。この文献において、気体と液体の導管は同心円のチューブである。細孔をチューブの壁に設けて液体が通れるようにすることで、液体の分配を連続的にすることができる。また、液体の通路のためのチューブの上部を所定の高さで閉じ、このチューブの上部近くに液体のための入口を設けることで、液体の分配をパルス状にすることもできる。液体がこの入口に達すると、液体はトレイの真下に放出される。この場合、液体の通路のためのチューブはサイフォンのように機能する（この原理は米国特許第４５２６７５７号明細書にも記載されている）。最終的に、液体の分配は混合され、液体の連続的な流れはチューブの壁に開けた細孔によって得られ、液体のパルス状の流れを確保するためにサイフォンを形成するためにチューブの上部は閉じられる。トレイの下の偏向板は、気体と液体の出口の真下にあり、気体と液体の噴霧、具体的には気体と液体の同心円状の噴霧を形成するのを補助しており、この種のものは米国特許第５４０３５６１号明細書に記載されている。

米国特許第５７９９８７７号明細書は、気体と液体の混合度をどう向上させるかの指針を提供していない。さらに、液体を導入するためのサイフォンの存在が、気体と液体の良好な混合を許容せず、特に気／液体積比が３以下の場合に混合が困難であることに言及している。

気体と液体の混合が困難な場合、分配トレイの下流にある触媒床内の一連の反応は、最適な形で生じない。

本発明の目的は、気体と液体の均一な分配が可能な分配トレイによって、これらの欠点を解消することである。このような分配トレイは、より具体的には少なくとも1つの触媒床を備えた反応器のためのものであるが、多床反応器にも適用できる。

この目的のために、本発明の第一の対象は、下向きの並流として循環する気体と液体のための分配トレイに関し、このトレイはオリフィスによって穴を開けられたプレートと、前記プレートから垂直に延在する内部が空洞のチムニーからなり、各オリフィスの上には前記オリフィスと同一の断面積を有する前記チムニーが載っており、前記プレートは複数の開口部を備え、開口部は開口部の外接円の内側にある各チムニーの周囲に配置され、外接円の中心は前記チムニーの中心と一致し、外接円の半径は２つの隣接する前記チムニー間の最短距離の１／３以下であり、単一の偏向部材が各チムニーの真下に配置され、各チムニーに対応する前記開口部と前記偏向部材が、各チムニーの下で気／液混合体に回転運動を付与するように配置されていることを特徴とする分配トレイである。

「チムニーの中心」とは、ここではプレートの面内のチムニーの中央の上を意味する。即ち、外接円は対応するチムニーを中心としている。

このように、これらの開口部はトレイの一方の側から他方の側へ貫通して、トレイを通る液体の通過を可能にし、そして各チムニーの周りに位置している。具体的には、これらの開口部は、一方でチムニーで区切られ、他方でチムニーと同心円で半径が２つの隣接するチムニーを分ける最短距離の１／３以下の外接円で区切られた領域の内側に位置している。このチムニー間の距離は、対象となるチムニーの中心（軸）間を測定している。このように、開口部は各チムニーの周囲でこの外接円の内側に設けられている。

気体がチムニーを経由してトレイを通過し、液体が各チムニー周りの開口部を経由してトレイを通過するので、先行技術の分配トレイのように各チムニーの下部では、気体と液体の混合はもはや生じず、むしろ分配トレイの各チムニーの真下で生じる。また、プレート上に作成されトレイを形成するこれら開口部は、トレイの全表面にわたって分配されているのではなく、チムニーの周囲にのみ局在している。

回転運動は、開口部の特有の形状、及び／又は、混合を目的として液体及び／又は気体の流れをトレイの真下に導くことのできる単一で用いられる偏向板によって得られる。用いられる開口部及び／又は偏向板の特有の形状は、本明細書の残りの部分に記載される。

その形状がどうであろうと、各偏向板部材の機能は、気体を、下向きにチムニーを通し、開口部を通ってチムニーの周囲に分配された液体に向かって導くことである。

このような偏向板部材は、気体と液体の混合の最適化を可能にする。具体的には、１つ以上の偏向板部材が各チムニーの真下に混合ゾーンを形成し、そのゾーンにおいてチムニーを通って到着した気体と開口部を通って到着した液体とが混合する。トレイとこの偏向板部材の間に最適距離は存在しないが、この距離は優先的に１ｍｍから２０ｍｍの間、好ましくは２ｍｍから１０ｍｍの間で選択されるべきである。

各チムニーの真下に位置する単一の偏向板部材は、有利なことに、プレート上に投影された表面の輪郭はその偏向板部材に対応したチムニーの周囲に配置された開口部を少なくとも部分的に覆う。プレート上に投影された偏向板部材の表面は、チムニーの表面より大きく、これら開口部を囲む外接円の表面と等しいか、より大きくすることもできる。偏向板部材は、チムニーから到達した気体を液体の方に向かって導き、チムニーから到達した気体と開口部から到達した液体の混合を容易にする。

分配トレイのプレートを貫通する開口部が、そこを通過する液体に回転運動を付与するように配置されている場合、これらの開口部と対応する各偏向板部材は平坦及び／又は優先的にチムニーに向けられた凸状である。凸形状は、チムニーの真下の気体の速度を調整することができ、一方でその周囲に液体の通過を可能にする十分な空間が利用可能である。この場合、偏向板部材は好ましくはオリフィスの無い中実な表面を有する。

例えば、もし偏向板部材がチムニーの真下に配置されたプレートと平行な平坦な壁で構成されている場合、この平坦な壁は傾斜角が重要な役割をなさない傾斜壁で仕切ることができる。

分配トレイのプレートを貫通する開口部は、有利なことに各チムニーの周囲でかつ外接円の内側で等間隔に配置することができ、それによって各チムニー周りの分配トレイを通過する液体の分配性を向上させ、結果的に各チムニーの真下での気体／液体の混合性を向上させる。

これらの開口部は好ましくは同一形状である。それらは円形、三角形、正四角形、長方形、又は他の多角形形状にすることができる。それらは、例えばトレイ上の液体のレベルがチムニーの高さ、換言すればチムニーの上部を超えることなく、すべての液体の通過を可能にするような寸法にすることができる。

これらの開口部は、好ましくはチムニーを支持するプレートの表面から突出する部分を１つも備えていない。具体的には、液体の通過を容易にするために、チューブやチムニーがこれらの開口部の上には設けられていない。

本発明に係る分配トレイのプレートを貫通する開口部は、ドリル、パンチ、及び／又はスタンプによって得られ、プレートの穴が開けられて残された部分は、プレートの真下で液体のための偏向壁を形成する。

本発明のこの第一の実施例によれば、これら開口部を形成するときに分配トレイのプレートから生じた偏向壁は、これら開口部を通過する液体に回転運動を付与することを可能にする。各チムニーの真下の単一の偏向板と連携して、これは分配トレイの真下で形成された混合物の分散性を向上させる。より具体的には、特に気体の体積が小さい場合に、気体と液体の混合性を向上させる。

分配トレイのプレートを貫通する各開口部は、ドリル、パンチ、及び／又はスタンプによって得られた平坦又は湾曲した偏向壁を備えることができ、流体をプレートに対して角度αだけ傾斜した方向に、及びチムニーを中心とした円に実質的に接する方向に導くことができる。

例えば、分配トレイのプレートを貫通して設けられた各開口部の偏向壁は、平坦又は湾曲しており、プレートに対して角度αだけ傾斜している。

チムニーの周囲に配置された各開口部は、好ましくはこのチムニーを中心とする円の半径方向に沿って延在し、１つの同じチムニーの周囲に配置されたすべての開口部は、それらの半径方向に対して１つの同じ方向を向いている。

このような配置は、分配トレイの真下で全体的に円形の具体的には略らせん状の動きに従う、各開口部から出現した液体の流れの循環を誘発し、それによって各チムニーの真下で形成された液体／気体混合物の周辺部への分配を可能にし、気体／液体の混合性の向上を可能にする。

例えば、開口部と対応するこれらの偏向壁は、三角形の２辺を切断し、三角形の部分を三角形の第三辺に沿って、例えば外接円の半径に沿って、チムニーと対向する方向へ折り曲げることによって形成され、この折り曲げられた三角形の部分の平面は、プレートの平面に対して角度αを形成している。

これら開口部のどのような実施例においても、この角度αは例えば少なくとも３０度であり、好ましくは３０度と６０度の間である。

本発明の第二実施例によれば、チムニーの真下で気体／液体の混合物に回転運動を付与するのは、プレートに形成された開口部ではなく、このチムニーの真下に位置付けられた単一の偏向板部材である。この偏向板部材は、分配トレイの真下で形成された混合物の分散性も向上させ、特に気体の体積が小さい場合に、気体と液体の混合性を向上させる。

この場合、分配トレイを貫通する開口部は全体的に分配トレイの片側又は反対側から突出した壁を欠いており、各チムニーに対応する単一の偏向板部材が気体と液体の混合物に回転運動を付与するのに適した形状を示し、この回転運動はプレートと偏向板の間で液体と気体の下向きの流れに対する対向流として及び／又は並流として付与されるようになっている。チムニーと対応した各偏向板部材は、そこを通る気体／液体混合物に回転運動を付与するように設けられた複数の開口部が貫通するプレートを備えている。

例えば、偏向板部材のプレートを貫通した各開口部は、気体／液体の混合物を分配トレイのプレートに対して角度αだけ傾いた方向に導くように配置されている。この方向は、例えば偏向板部材の上に置かれたチムニーを中心にした円に実質的に接する方向である。

このように、各偏向板部材の開口部は、第一実施例の分配トレイの開口部と同じ特徴を示している。

１つの変形例によれば、偏向板部材のプレートの各開口部は、偏向板部材に開口部を形成するためのドリル、パンチ、又はスタンプで穴を開けたときに残された、開口部の縁部の少なくとも一部と一体となった偏向壁を備えている。この偏向壁は平坦又は湾曲形状で、分配トレイのプレートに対して角度αだけ傾いている。

具体的には、偏向板部材の各開口部はチムニーを中心とする外接円の半径方向に沿って延在し、偏向板部材のすべての開口部はそれらの半径方向に対して１つの同じ方向に向いている。

例えば、各偏向板部材のこれらの開口部は、三角形の２辺を切断して、切断された三角形の部分を三角形の第三辺に沿ってチムニーと対向する方向へ折り曲げることによって形成され、この折り曲げられた三角形の部分の平面は、プレートの平面に対して角度αを形成している。

各偏向板部材の開口部のどのような実施例においても、この角度αは例えば少なくとも３０度であり、好ましくは３０度と６０度の間である。

開口部の形状がどのようなものであっても、各偏向板部材は以下の特徴の１つ以上を備えている。
−その開口部が、分配トレイに作られた開口部を囲む外接円より小さいか、等しいか、より大きな半径を有する外接円の内側で、偏向板の軸の周囲に等間隔に配置されている。
−その開口部は、円形、三角形、正四角形、長方形、又は他の多角形形状である。
−その開口部は、偏向板の周囲で、上に配置されたチムニーの断面と等しいかより大きな面積を持つ円の周りに配置され、必要に応じて、分配トレイのプレートを貫通する開口部を囲む外接円と同じ寸法を有する円の内側に配置されている。
−その開口部は、偏向板を形成するプレートの外側縁部まで延在し、それによって偏向板部材の外側縁部に羽根を形成できる。

別の変形例によれば、各偏向板部材は分配トレイのプレートに対して同一の角度αだけ傾いた複数の羽根によって形成され、これらの羽根は分配トレイのプレートと略平行な又は平行な平面上で、偏向板部材に対応したチムニーの軸に対して半径方向に延在している。

この角度αは例えば少なくとも３０度であり、好ましくは３０度と６０度の間である。

この実施例において、１つの同じ偏向板部材の羽根は、チムニー軸に近い端部側で互いに結合している。

（開口部又は羽根を備えた）偏向板部材の実施例がどのようなものであっても、分配トレイのプレート上に投影したこの偏向板部材の表面は、この偏向板部材が真下に位置するチムニーの軸に中心があり、直径が常にチムニーの直径より大きく、好ましくはこのチムニーの周囲に配置された分配トレイを貫通する開口部を囲む外接円と等しいかより大きな円に内接している。

このような偏向板部材は、好ましくは固定されている。
偏向板部材の実施例がどのようなものであっても、偏向板部材は以下の特徴の１つ以上を示す。
−各偏向板部材は、分配トレイのプレート上に投影するその表面が、各偏向板部材が真下に位置するチムニーを囲む周辺開口部全体を覆うように構成されている。
−各偏向板部材は、１／８ｄから２ｄの範囲の距離だけ分配トレイのプレートから離れており、ここでｄはその偏向板部材が真下に位置するチムニーの直径である。
−各偏向板部材は、分配トレイのプレートと平行な面上に延在している。
−偏向板部材の開口部又は羽根は、分配トレイのプレートを貫通する開口部の真下に位置している。
−開口部又は羽根に対応する壁は、分配トレイを通過して循環する気体と液体に対して、プレートと偏向板の間の対向流として、又は偏向板の真下の並流として、気体と液体の混合物を回転運動に変化させるように向けられている。

これらの異なる特徴は、単独で用いても組み合わせても、液体／気体の混合性を向上させることができる。

１つの変形例によれば、本発明に係る分配トレイは、各チムニーの周りに、プレートと一体化し、プレートから垂直に延在する障壁を形成する壁を備えている。この障壁を形成する壁は、分配トレイのプレートを貫通する開口部を囲み、その表面に液体を通過させるための複数の穴を備えている。この種の障壁を形成する壁は、分配トレイ上の液体のレベルを維持することを可能にし、従ってたとえ分配トレイ上の液体のレベルが全表面を完全に水平に覆っていなくても、チムニーを囲む開口部の各セットへの液体の供給を保証する。

この障壁を形成する壁は、例えば囲まれたチムニーと同心円状に配置された円筒壁である。

この障壁を形成する壁の穴は、好ましくは円形で、すべて同じ形状をしており、液体が最小で２０体積％、最大で５０体積％通過するのを確保するようになっており、残りの液体は、オーバーフローで障壁を形成する壁を越えて流れる。

分配トレイ上のチムニーの壁は中実でオリフィスの無いものとすることができる。

１つの変形例として、各チムニーはその下部に液体をチムニー内部に通すための複数のオリフィスを備え、これらオリフィスの寸法は、例えば通過させるための断面積がチムニーの断面積より小さくなっており、これらオリフィスは液体の総量の体積比で５０％より多くを通すことができない。好ましくは液体の総量の体積比で２０％未満しか通すことができない。

本発明の別の目的は、下向きの並流として循環する液体と気体の処理をするための反応器を提供することであり、この反応器は本発明に係る少なくとも１つの分配トレイを備え、各分配トレイは処理すべき気体／液体の流れの方向に対して触媒床の上流に配置されている。

本発明はまた、反応器内で下向きの並流として循環する液体と気体を均一に分配する分配トレイの使用に関し、気体がチムニーを経由して分配トレイを通過し、液体が開口部を経由して分配トレイを通過し、必要に応じて各チムニーのオリフィスを経由することを特徴とする。

具体的には、この分配トレイは特に反応器に適しており、気体／液体体積比が３以下の、好ましくは０．１から２の範囲の、より好ましくは０．４から１の範囲の気体と液体が反応器に導入される。このような用途において、気体は好ましくは水素を含有している。

例えば水素化処理（水素化脱硫、水素化脱窒素、水素化脱金属）、水素化分解、水素化脱ろう、及び／又は、パラフィンの異性化における、オレフィン及び／又は芳香族材料の選択的又は全体的水素化といった、炭化水素材料の水素化のために反応器でこの分配トレイは使用される。

図１は本発明の１実施例に係る分配トレイの側面図である。 図２は図１のＡの部分の詳細を示す断面図であり、このトレイのチムニーの断面を示す。 図３ａは図１のＡの部分を上から見た上面図であり、チムニーを上から見た図と、チムニーの周囲の開口部を示している。図３ｂは図３ａの詳細図であり、折り曲げられた三角形の部分とトレイのプレートの間の折り曲げ角度αを示している。 図４は図２と類似の断面図であるが、開口部を囲む障壁を備えており、分配トレイを横断する気体と液体の循環する流れが示されている。 図５は、本発明に係る分配トレイのチムニーと開口部と偏向板の様々な可能な配置を示したＡ−Ａに沿った断面図とＢ−Ｂに沿った断面図である。偏向板の直径は、チムニーの直径より大きいが、チムニーの周囲の開口部を囲む外接円とほぼ等しい。 図６ａは気体と液体の混合物が対向流となって流れる本発明の１実施例に係る分配トレイの概略側面図である。図６ｂは図６ａのＡ−Ａに沿った偏向板の断面図である。図６ｃは図６ｂの詳細図であり、折り曲げられた三角形の部分とトレイのプレートの間の折り曲げ角度αを示している。 図７は気体と液体の混合物が並流となって流れる本発明の１実施例に係る分配トレイの概略側面図である。

「実質的に円に接する方向」とは、ここではこの円に接する方向、又は円に接する方向から最大＋２０度から−２０度、又は最大＋１０度から−１０度、又は最大＋５度から−５度の角度をなす方向を意味する。

図１に下向きの並流として循環する気体と液体のための分配トレイ１を示す。

トレイ１は、プレート１０を備え、このプレート１０は、プレート１０から垂直に延在する中空のチムニー２０を支持するオリフィス１２によって穴が開けられている。プレート１０は、１０から１００の間の、好ましくは４０から１００の間のオリフィスを１平方メートル当たりに備えることができる。

プレート１０の各オリフィス１２には、このオリフィス１２と同じ断面積を有するチムニー２０が上に載せられている。チムニー２０は全体がプレート１０の上に位置している。もしこれらのチムニーがこのプレートの下まで延びていても、本発明の範囲を逸脱するものではない。一般的に言って、チムニーは円筒状で、上端が開いているか又は部分的に閉じている。

本発明によれば、プレート１０は各チムニー２０の周囲に配置された複数の開口部３０を備えている。

図２の例において、各チムニー２０はオリフィスを欠いた円筒状の壁２１で形成されている。各チムニーの上部縁部２３は、気体のみをチムニーに進入させるために、全体的に半開きである。

図３ａ、３ｂに示すように、開口部３０は、そこを通る液体に回転運動を付与するように配置されている。

図３ｂに示すように、各開口部３０は、液体をプレート１０に対して角度αだけ傾けた方向に導くように配置され、チムニー２０を中心とした円に実質的に接するように配置されている。チムニーの周囲に配置された各開口部３０はまた、このチムニーを中心とする円の半径方向に沿って延在し、１つの同じチムニーの周囲に配置された開口部３０はすべて、それぞれの半径方向に対して１つの同じ方向を向いている。

図２、３ａ、３ｂに示す例において、このような開口部３０は三角形（図３ａ）の２辺３１、３２を切断し、三角形の部分３４を三角形の第三辺３３に沿ってプレート１０の真下に向かって折り曲げて形成され、この折り曲げ部はプレート１０の平面に対して角度αを形成している（図３ｂ）。

辺３１と３３は、三角形の部分３４の最も長い辺である。

切断された三角形の部分がそれに沿って折り曲げられる第三辺３３は、チムニー２０から半径方向に延在している。変形例として、三角形の部分３４は二等辺三角形で、辺３１と３３の長さが等しく、三角形の部分の高さはチムニー２０から半径方向に延在している。

図３ａに示すように、開口部３０を形成するために切断されたすべての三角形の部分３４は、三角形の第三辺３３の１つの同じ方向に設置されている。換言すれば、これらの三角形の部分３４すべて、チムニー２０をその中心として有する円の半径に対して１つの同じ方向に液体が導かれるように切断されている。

三角形の部分３４のプレート１０に対する傾斜角αは、少なくとも３０度、好ましくは３０度と６０度の間である。

これらの開口部３０は、ドリル／パンチ又はスタンプによって得られる。

図３ａに示すように、図示の開口部３０はすべて同じもので、各チムニー２０の周囲に等間隔で分配されて、液体／気体混合物の均一な分配に好都合である。

図１に示した分配トレイ１は、チムニー２０を上に載せた各オリフィス１２の真下に、チムニーを下向きに流れてきた気体を開口部３０を介してチムニーの周囲に分配された液体に向かって導くように配置された少なくとも１つの偏向板部材をさらに備えている。

図示例において、単一の偏向板部材４０が各チムニー２０の真下に配置されている。この偏向板部材４０の表面は、プレート１０上に投影すると、対応するチムニーの周囲に配置された開口部３０を囲むような輪郭を示す。

この外形は、円形又は多角形状で、例えば八角形である。

図２において、偏向板部材４０は、チムニー２０の真下でプレート１０と平行に配置された硬い平面壁４１を備えており、この平面壁４１は傾斜壁４２によって囲まれている。このように偏向板部材４０は凸形状を示し、チムニー２０に向かって凸状である。

もちろん、この凸状偏向板を、同じ特性を持った、即ちチムニー２０周りの開口部３０を囲む外接円の直径に近似した直径を有する平面の偏向板に置き換えても、本発明の範囲を逸脱するものではない。

偏向板部材４０は、適切な手段によって、特に偏向板部材４０とプレート１０の間で混合される気体と液体の混合を妨害しない手段によって、チムニー２０の真下のプレートの反対側からプレート１０に固定される。これは、例えば棒やねじ（図示せず）によって、又は三角形の部分３４の先端を溶接することによって達成することができる。

本発明に係る分配トレイを通る気体と液体の循環は、図４の矢印で表すことができる。この図に示した実施例において、分配トレイ１は、各チムニーを囲むようにプレート１０と一体化しプレート１０から垂直に延在した障壁５０を形成する壁をさらに備えている。

障壁５０を形成する壁は、チムニー２０の開口部３０を囲んでいる。図示例において、この障壁５０を形成する壁はチムニー２０と同心円の円筒状である。

障壁５０を形成する壁は、液体を通過させるために壁の表面に分配された複数の穴５１を備えている。

障壁５０を形成する壁の高さＨ２は、少なくとも囲んでいるチムニーの高さＨの半分に等しい。障壁５０を形成する壁の直径は、囲んでいるチムニーの直径の少なくとも３倍又は４倍である。

気体Ｇはチムニー２０の先端部から進入し（矢印Ｆ１）、プレート１０の真下に出現し、偏向板部材４０と対向して、周囲に向かって散っていく（矢印Ｆ２）。

障壁５０を形成する壁の存在によって、液体Ｌは、開口部３０を介して分配トレイを通過する（矢印Ｆ５）前に、この障壁５０を形成する壁の上を越え（矢印Ｆ３）、または穴５１を通って流れる（矢印Ｆ４）。この液体Ｌはプレート１０と偏向板部材４０で形成されたゾーン内で気体Ｇと混合される。

開口部３０の形状が液体Ｌに回転運動を付与し、それは全体的に遠心性で、結果として生じる混合物を分配するのに好都合である。

図５にプレート１０上のチムニーと開口部と偏向板の様々な配置例（ａ）、（ｂ）、（ｃ）を示すが、これらも本発明に従って生成することができる。断面（Ａ−Ａ）は、チムニー２０周りの開口部３０に開いた穿孔性の穴の形状を示すプレート１０の上から見た図に対応している。点線は各チムニーに対応した偏向板部材４０の輪郭を示しており、輪郭は必ずしも開口部３０の外接円と同じ直径とは限らず、わずかに小さい場合もある。断面（Ｂ−Ｂ）は、チムニー２０と偏向板部材４０の間の異なる位置関係を示すチムニー２０の軸を通る断面図で、チムニー２０の下端部が気体を注入するためのスロット２４を仕切っており、その効果は液体取り込み開口部３０の真下への気体の注入を加速させる。

開口部３０を介して分配トレイを通過する液体の回転運動は、円形、台形又は他の形状を備えた開口部３０の図３ａ、３ｂに記載されたものと同様の手法で、開口部３０から穿孔して現れた偏向壁３４を適切な態様で傾斜するように設定することによって得られる。

具体的には、開口部３０が円形の場合、部分的に穿孔して得られた偏向壁は下向きに配置され、回転運動を付与するために液体を所望の方向に導くためのトラフ（trough）の形状を有している。

変形例として、壁を各開口部の縁部に接合させ、この壁を上記偏向壁３４と同じような位置と向きに配置しても、同様の結果を得ることができる。

また変形例として、図６ａ、６ｂ、６ｃに示すように、偏向板部材１００を適合させた形状で使用することによって液体の回転運動を得ることができる。具体的には、この偏向板部材１００は開口部１３０が貫通したプレート１１０から形成されており、これらの開口部１３０はそこを通る流体に回転運動を付与する目的で配置されている。具体的には、この場合の流体は分配トレイから現れた気体と液体の混合物である。

偏向板部材１００のプレート１１０は、分配トレイのプレート１０と平行で、その真下に延在している。プレート１１０は、１／８ｄから２ｄの範囲の距離だけ離れて分配トレイのプレート１０の真下に位置しており、ここでｄはその偏向板部材が真下に位置するチムニーの直径である。

偏向板部材１００は、分配トレイのプレート１０上に投影すると、その表面がチムニー２０を囲む周辺の開口部３０全体を覆うようになっている。このように、開口部３０を介してプレート１０を通過した液体は、偏向板部材１００と接触して回転運動を得る。偏向板部材１００はチムニーを中心とし、偏向板部材の開口部１３０はプレート１０の開口部３０の下方に位置している。

偏向板部材１００の各開口部１３０は、図３ａ、３ｂに示す開口部３０と類似の形状を示している。これらの開口部１３０は、偏向板部材１００の最外端まで延長することができ、偏向板部材１００の外周に羽根を形成できることに留意すべきである。

図６ａ、６ｂ、６ｃを参照して、図６ｂに示す各開口部１３０は、流体をプレート１１０に対して角度αだけ傾けた方向に導くように配置されている。さらに各開口部１３０は（チムニーの中心と垂直方向に位置合わせした）偏向部材１００の中心と同心円の円の半径に沿って延在し、１つの同じ偏向部材１００のすべての開口部１３０は、それぞれの半径方向に対して１つの同じ方向を向いている。

図６ａ、６ｂ、６ｃに示した例において、このような開口部１３０は三角形（図６ｃ）の２辺１３１、１３２を切断し、三角形の部分１３４を第三辺１３３に沿ってプレート１１０の真下に向かって折り曲げて形成し、この折り曲げた部分１３４又は偏向壁は、プレート１１０の平面に対して角度αを形成している（図６ｃ）。

辺１３１と１３３は、三角形の部分１３４又は偏向壁の最も長い辺である。

三角形の部分１３４がそこに沿って折り曲げられる辺１３３は、偏向板部材１００の中心から半径方法に延在している。変形例として、三角形の部分又は偏向壁１３４は二等辺三角形で、辺１３１と１３３は長さが等しく、三角形の部分の高さは偏向板の中心から半径方向に延在している。

図６ｂに示すように、開口部１３０を形成するために切断されたすべての三角形の部分１３４は、三角形の第三辺１３３の１つの同じ側に位置している。換言すれば、これらの三角形の部分１３４はすべて、流体が偏向板部材１００の中心及びチムニーの軸と同心円の円の半径に対して１つの同じ方向に導かれるように切断されている。

プレート１１０に対する、そして分配トレイのプレート１０に対する三角形の部分又は偏向壁１３４の傾斜角αは、少なくとも３０度、好ましくは３０度と６０度の間である。

これらの開口部１３０は、ドリル／パンチ又はスタンプによって得られる。

図６ｂに示すように、図示の開口部１３０はすべて同じもので、各偏向板部材１００の周囲に等間隔で分配されて、液体／気体混合物の均一な分配に好都合である。

図７に示す変形例は、図６ａ、６ｂ、６ｃのものと折り曲げた三角形の部分１３４が偏向板部材１００の平面に対し下を向く代わりに上を向いて、プレート１１０とプレート１０の間に存在する点のみが異なっている。

図６ａ、６ｂ、６ｃに示した変形例は、分配トレイを通過した液体を分配トレイの方向に向けるのに、換言すれば、気体と液体の循環に対向する流れを作るのに特に適している。

図７に示した変形例は、分配トレイを通過した液体を分配トレイと反対の方向に向けるのに、換言すれば、気体と液体の循環に並行した流れを作るのに特に適している。

図６ａ、６ｂ、６ｃ及び図７に示したのと同じ種類の偏向板部材を、図５ａ、５ｂ、５ｃに示した偏向板部材４０と置き換えて用いることができる。

Claims (26)

1. 気体と液体用分配トレイであって、オリフィス（１２）によって穴を開けられたプレート（１０）と、前記プレート（１０）から垂直に延在する内部が空洞のチムニー（２０）からなり、各オリフィス（１２）の上には前記オリフィス（１２）と同一の断面積を有する前記チムニー（２０）が載っており、前記プレート（１０）は複数の開口部（３０）を備え、前記開口部（３０）は前記開口部（３０）の外接円の内側にある各チムニーの周囲に配置され、外接円の中心は前記チムニー（２０）の中心と一致し、外接円の半径は２つの隣接する前記チムニー（２０）間の最短距離の１／３以下であり、単一の偏向部材（４０，１００）が各チムニー（２０）の真下に配置され、各チムニー（２０）に対応する前記開口部（３０）と前記偏向部材（４０，１００）が、各チムニー（２０）の下で気／液混合体に回転運動を付与し、
   前記単一の偏向部材（４０）の表面を前記プレート上に投影すると、前記チムニー（２０）の直径より大きく前記チムニー（２０）の周囲に配置された前記チムニー（２０）に対応する前記開口部（３０）を取り囲む前記外接円の直径と等しい直径を有する輪郭を示している
   ことを特徴とする分配トレイ。
2. 前記チムニー（２０）が上に載った各オリフィス（１２）の真下で、前記偏向部材（４０）は前記チムニー（２０）を通って下降する気体を、前記開口部（３０）を通って前記チムニー（２０）の周囲に分配された液体に向かって導くように配置されていることを特徴とする請求項１に記載の分配トレイ。
3. 各チムニーの真下にある前記単一の偏向部材（４０）が平坦形状及び／又は凸形状を有し、その凸状部は前記チムニーに向いていることを特徴とする請求項１又は２に記載の分配トレイ。
4. 前記開口部（３０）は、前記開口部（３０）を通る液体に回転運動を付与することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の分配トレイ。
5. 前記開口部（３０）が横に伸びたオリフィスであって、
   各チムニー（２０）に対応する前記単一の偏向部材（１００）が、気体と液体の混合物に前記回転運動を付与することを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の分配トレイ。
6. 各偏向部材（１００）が、複数の開口部（１３０）を通過する流体に回転運動を付与する前記複数の開口部（１３０）が貫通するプレート（１１０）によって形成されていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の分配トレイ。
7. 各偏向部材（１００）が、前記分配トレイの前記プレート（１０）に対して同一の角度αだけ傾いている複数の偏向板によって形成されていることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載の分配トレイ。
8. 前記開口部（３０；１３０）は、各チムニーとその軸の周囲に均等な間隔で分配されていることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１項に記載の分配トレイ。
9. 前記開口部（３０；１３０）が、円形、三角形、正方形、矩形、又は他の多角形の形状を有していることを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１項に記載の分配トレイ。
10. 前記開口部（３０；１３０）が、ドリル、パンチ、又はスタンプのいずれかによって得られたことを特徴とする請求項１ないし９のいずれか１項に記載の分配トレイ。
11. 各開口部（３０；１３０）が、流体を前記プレート（１０）に対して角度αだけ傾き、及び前記チムニー（２０）を中心とした円の略接線方向に導くような、平坦な又は湾曲した偏向壁（３４；１３４）を備えていることを特徴とする請求項１ないし１０のいずれか１項に記載の分配トレイ。
12. 各開口部（３０；１３０）が、前記チムニーの軸と同心の円の半径に沿って延在し、
    １つの同一の前記チムニーに又は１つの同一の偏向部材に対応するすべての前記開口部（３０；１３０）が、そのそれぞれの開口部に対応する半径に対して相対的に同一の方向を向いていることを特徴とする請求項１ないし１１のいずれか１項に記載の分配トレイ。
13. 前記開口部（３０；１３０）が、三角形の２辺（３１，３２；１３１，１３２）を切断して、三角形部分又は偏向壁（３４；１３４）を第三辺（３３；１３３）に沿って前記チムニーと対向する方向に折り曲げて形成され、
    折り曲げられた前記三角形部分又は偏向壁（３４；１３４）が、前記プレート（１０）の面に対して角度αを形成していることを特徴とする請求項１ないし１２のいずれか１項に記載の分配トレイ。
14. 角度αが少なくとも３０度であることを特徴とする請求項７、１１、又は１３のいずれか１項に記載の分配トレイ。
15. 前記分配トレイが、各チムニー（２０）のまわりに、前記プレート（１０）と一体化し、前記プレート（１０）から垂直方向に延在する障壁（５０）を構成する壁を備え、
    前記障壁（５０）を構成する壁が、前記チムニー（２０）の周囲の前記開口部（３０）を取り囲み、流体を通過させるための複数の穴（５１）をその表面に配置していることを特徴とする請求項１ないし１４のいずれか１項に記載の分配トレイ。
16. 前記障壁（５０）を構成する壁が、取り囲まれた前記チムニー（２０）に対して同心円状に配置された円筒壁であることを特徴とする請求項１５に記載の分配トレイ。
17. 前記障壁（５０）を構成する壁の穴（５１）が、円形で構成されていることを特徴とする請求項１５又は１６に記載の分配トレイ。
18. 前記チムニー（２０）の壁（２１）は、中実で、オリフィスを備えていないことを特徴とする請求項１ないし１７のいずれか１項に記載の分配トレイ。
19. 各チムニー（２０）は、その下部に複数のオリフィスを備えることを特徴とする請求項１ないし１８のいずれか１項に記載の分配トレイ。
20. 液体と気体を処理するための反応器であって、
    請求項１ないし１９のいずれか１項に記載の分配トレイを少なくとも１つ備え、
    各分配トレイは液体／気体流の方向に対して触媒床の上流に配置されていることを特徴とする反応器。
21. 反応器内で液体と気体を均一に分配する請求項１ないし１９のいずれか１項に記載の分配トレイの使用であって、
    前記気体が前記チムニーを経由して前記分配トレイを通過し、前記液体が前記開口部を経由して前記分配トレイを通過し、各チムニーの前記オリフィスを経由することを特徴とする分配トレイの使用。
22. 気体／液体体積比が３以下の気体と液体が前記反応器に導入されることを特徴とする請求項２１に記載の分配トレイの使用。
23. 気体／液体体積比が０．１から２の範囲の気体と液体が前記反応器に導入されることを特徴とする請求項２２に記載の分配トレイの使用。
24. 気体／液体体積比が０．４から１の範囲の気体と液体が前記反応器に導入されることを特徴とする請求項２３に記載の分配トレイの使用。
25. 前記気体が水素を含有していることを特徴とする請求項２１ないし２４のいずれか１項に記載の分配トレイの使用。
26. 例えば水素化処理（水素化脱硫、水素化脱窒素、水素化脱金属）、水素化分解、水素化脱ろう、及び／又は、パラフィンの異性化における、オレフィン及び／又は芳香族材料の選択的又は全体的水素化といった、炭化水素材料の水素化のための反応器での請求項２１ないし２５のいずれか１項に記載の分配トレイの使用。

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