JP6660698B2 - 海洋の気体／液体接触塔用の小型分配トレイ - Google Patents

Description

本発明は、海洋の気体／液体接触塔の分野に関し、詳細には海洋ガス処理ユニット、ＣＯ_２回収ユニット、脱水ユニット、または蒸留ユニットに関する。

アミン洗浄プロセスを使用する海洋ガス処理ユニットおよび／またはＣＯ_２回収ユニットは、液状またはガス状の流体の吸収・再生塔を有する。これらの塔は、向流または並流の気体／液体の流れの条件の下で動作し、例えば、ＦＰＳＯ（浮体式生産貯蔵積出設備）またはＦＬＮＧ（浮体式天然ガス液化設備）型の船舶、フローティングバージ、海上プラットフォーム上に設置される。蒸留塔または脱水塔がフローティングバージ上に設置されてもよい。

これらの海洋ガス処理ユニットおよび／またはＣＯ_２回収ユニットおよび／または蒸留ユニットおよび／または脱水ユニットに使用される塔は、概して、塔内を循環する気体と液体との間の物質および／または熱の交換の原理に基づいている。図１は、塔頂部に分配トレイを備えたガス処理塔１の特定のケースを示す。従来、このガス処理塔１は、コンタクター（ｃｏｎｔａｃｔｏｒ）３が充填された幾つかのセクションを有し、各セクション３の上方に分配トレイ２が配置される。気体／液体コンタクターは、気体Ｇを液体Ｌと接触させて交換を可能にする。

吸収／再生塔または蒸留塔において使用される標準的な分配装置２は、概して、排出筒４（図２参照）を備える回収装置／分配トレイからなる。液体の分配は、液体がトレイ２の下部に位置するオリフィス５を通過することによって行われ、気体の分配は、排出筒４を通過することによって行われる。各排出筒４は、向流動作モードまたは並流動作モードに応じて、塔１の下部から塔１の上部へまたは上部から下部へ、気体が通過するのを可能にする。排出筒４は、トレイ２の一方の側から突き出ており、トレイ２に垂直である。各排出筒４は、トレイ２の他方の側に開口する内部容積を区画する、例えば、直方体状または円筒状の数枚の壁からなる。液体が排出筒４を通過するのを防止するために、（向流モードまたは並流モードに応じた）トレイの上方の気体出口開口部または気体入口開口部は、排出筒４の長手方向に直交することが好ましい。分配トレイの目的は、液体Ｌを気体／液体コンタクター３の上に均一に分配することである。

排出筒を備えるトレイは様々な種類でもよく、排出筒は様々な構成に応じて配置されてもよい。様々な分配トレイの変形例が、特許文献１、特許文献２、特許文献３、および特許文献４に明白に記載されている。

米国特許第６３３８７７４号明細書 米国特許出願公開第２００４／０２０２３８号明細書 米国特許第６１４９１３６号明細書 米国特許第５７５２５３８号明細書 仏国特許出願公開第２７７１０１８号明細書 仏国特許出願公開第２７７１０１９号 米国特許第５１３２０５５号明細書 仏国特許出願公開第２９８９５９５号（米国特許出願公開第２０１３／２７７８６８号）

Ｈｉｒｔ＆Ｎｉｃｈｏｌｓ、ＪＣＰ ３９、２０１−２２５（１９８１）

検討される気体／液体接触塔は、例えば、波の動きに影響を受ける船舶、プラットフォームまたはバージ型の浮体構造上に配置される。したがって、これらのユニット上に設置される機器、特に、気体／液体分配トレイは、最大６つの自由度（「偏揺れ、縦揺れ、横揺れ、上下揺れ、左右揺れ、スラスト」）の波の動きの影響を受ける。

一例として、縦揺れ振動と横揺れ振動の組合せに関連する角度は、±５°程度であり、周期は１０秒〜２０秒である。塔に生じる長手方向加速度、横方向加速度、および垂直方向加速度の大きさは、デッキの５０ｍ上方でそれぞれ０．３３ｍ／ｓ^２、１．２８ｍ／ｓ^２、０．３３ｍ／ｓ^２程度である。

そのような条件の下では、排出筒（図２）を備えた従来の分配トレイの動作は、著しく阻害されることがある。実際、これらの分配装置の動作は、主として、重力に基づいており、均一な高さ「ｈ」の液体ガードレベルが、分配トレイ上に形成される必要がある。トレイ２の下部におけるオリフィス５を通る液体の流速の２乗が、液体ガードレベルの高さに比例する（Ｕ_Ｌ ^２∝ｇｈ）。トレイ２が波の動きの影響で傾斜すると（図３）、液体レベルの高さは、もはや分配トレイ上で一様ではなくなり（ｈ_１＞ｈ_２）、それによって、気体／液体コンタクター３の入口における液体の分配に不均衡が生じる。このため、塔の分配性能と効率は著しく影響を受ける。この不十分な分配を制御しない場合、塔の性能が実質的に低下することがある。これらの影響を補償するには液体ガード高さを高くする必要があるが、そうすると大きさおよび重量が増し、海上ユニットには不適切となる。

この種の問題を回避するために、水平方向の変動の影響をほとんど受けない分配要素が使用されている。このような分配装置は、一般的に、どんな波動条件が生じても分配装置が充填されたままであるように、比較的長い１本または複数の垂直配管によって連結された回収装置と分配装置とからなる。このような分配装置は、一般的に、波の動きの影響をほとんど受けず、分配性能が良好であるが、非常に大形であり、場合によっては高さが数メートルになる（特許文献２参照）。

これらの問題に対する別の解決手段が、特許文献５および特許文献６に記載されており、２つの分配装置（第１の分配装置および第２の分配装置）が使用されている。各分配装置は、液体が拡散するいくつかの区画室に分割されている。これらの区画室は、塔が傾斜した場合に液体をより適切に分配することを可能にする。しかし、この手段は２つの分配装置を必要とするので依然として扱いにくい。さらに、区画室同士は互いに連通しておらず、このため、液体は各区画室に均等に分配されない。

特許文献７は、排出筒が液流ゾーンを区画するのを可能にする分配トレイを開示している。この文献によれば、排出筒はすべて互いに平行である。したがって、各区画室はすべて異なる表面積を有する。さらに、排出筒の平行な配置では、液体を確実にトレイ全体にわたって適切に供給し分配することはできない。実際、トレイの傾斜がこれらの排出筒に平行であるとき、液体ガードレベルは、トレイの両端の間で著しく異なる。

特許文献８には、各区画室を区画する、穴の開いた壁を有する分配トレイが記載されている。穴の開いた壁では、不十分な液体分配しか行えない。

本発明は、各区画室を区画する少なくとも１つの、穴の開いた壁を有する分配トレイに関する。本発明によれば、分配トレイは、内部において気体および液体がトレイを通過して流れることができる少なくとも１つの分配室と、内部において液体がトレイを通過して流れることができない少なくとも１つの保持室とを有する。保持室は、トレイの外縁部に配置される。トレイの周囲に少なくとも１つの保持室が存在するので、海上環境によってトレイが著しく傾斜した場合でさえも適切な分配性能が実現されるとともに、液体の適切な分散が実現される。

本発明は、気体と液体との間の熱交換と物質交換の少なくとも一方を行う塔のための分配トレイに関し、前記分配トレイは、前記トレイの上面上に各区画室を画定する少なくとも１枚の壁を有し、前記壁は、液体の一部が各区画室間を流れることを可能にするための穴を有し、前記トレイは、少なくとも１つの分配室を有し、前記分配室は、液体が前記トレイを通過するのを可能にする少なくとも１つの手段と、気体が前記トレイを通過するのを可能にする少なくとも１つの手段と、を含む。前記トレイは、前記トレイの周縁部に少なくとも１つの保持室を有し、前記保持室は、液体が前記トレイを通過するのを可能にする手段を有さない。

本発明によれば、前記保持室は、気体が前記トレイを通過するのを可能にする手段を有さない。

前記トレイの外縁部の各区画室は、保持室であることが好ましい。

気体が通過するのを可能にする手段は、トレイの上面から突き出る排出筒の形をした気体分配要素であることが望ましい。

変形実施態様によれば、前記壁の高さは、前記排出筒の高さよりも大きいかまたは排出筒の高さに実質的に等しい。

本発明の一特徴によれば、穴は壁のベース（ｂａｓｅ）に配置される。

本発明の一態様によれば、前記トレイはいくつかの交差壁（ｓｅｃａｎｔ ｗａｌｌ）を有する。

前記各壁は、２組の壁からなり、各組では、同一の組に属する壁は、互いに平行であり、他の組に属する壁に交差していることが好ましい。

さらに、同じ区画室を区画する互いに平行な２枚の壁の穴は、整列されていなくてもよい。

前記分配室の寸法Ｌ_ｃ１およびＬ_ｃ２は、１００ｍｍから１０００ｍｍの間の範囲であることが好ましい。

前記保持室の寸法Ｌ_ｃ３は、４０ｍｍから２００ｍｍの間の範囲であることが好ましい。

本発明の一実施態様によれば、液体通過手段は、オリフィスと、前記トレイの上面から突き出る排出筒と、の少なくとも一方である。

本発明の変形実施態様によれば、前記トレイは、前記液体通過手段から流れ出た液体を分配するために前記トレイの下面から突き出る二次分配システムを有する。

前記二次分配システムは、排出筒と偏向板（ｄｅｆｌｅｃｔｏｒ）の少なくとも一方を有してもよい。

さらに、本発明は、気体と液体との間の熱交換と物質交換の少なくとも一方を行う塔であって、２つの流体がパッキンによって接触させられる塔に関する。前記塔は、各流体を前記パッキン上に分配する、本発明による少なくとも１つの分配トレイを有する。

本発明は、本発明による少なくとも１つの塔を有するフローティングバージ、特に、炭化水素回収用のフローティングバージにも関する。

本発明は、さらに、本発明による塔を、ガス処理プロセス、ＣＯ_２回収プロセス、蒸留プロセス、または空気転換プロセスに使用することに関する。

本発明による方法の他の特徴および利点は、非制限的な例による実施形態についての以下の説明を添付の図を参照しながら読んだときに明らかになろう。

塔頂部に分配トレイを備えるガス処理塔またはＣＯ_２回収塔の特定のケースを示す図である。 従来技術による分配トレイを示す図である。 従来技術による傾斜した分配トレイを示す図である。 本発明による分配トレイの部分図である。 本発明による傾斜した分配トレイを示す図である。 本発明の実施形態による分配室の上面図である。 本発明による分配トレイの変形実施形態を示す図である。 本発明の一実施形態による分配トレイの部分図である。 本発明による分配トレイと従来技術による分配トレイとの比較曲線である。

図４は、本発明による分配装置を示している。図４は、トレイの直径に沿って切断されたトレイの等角図である。トレイの他方の部分は、切断面のレベルにおける壁による対称性によって推定される。

本発明は、気体と液体との間の熱交換と物質交換の少なくとも一方を行う塔のための分配トレイに関し、この分配トレイは、従来のように、気体がトレイ２を通過するのを可能にする少なくとも１つの手段４（排出筒など）と、液体がトレイ２を通過するのを可能にする少なくとも１つの手段５（オリフィスなど）と、を有する。

さらに、分配トレイは、トレイの一面を区画するのを可能にする少なくとも１枚の壁６を有しており、壁６は、液体の一部が壁６によって形成された区画室８、９の間を流れるのを可能にするように穴７を有している。本発明の一実施形態によれば、分配トレイは、数枚の壁６を有している。本発明による分配トレイ２は、少なくとも１つの分配室８と少なくとも１つの保持室９とを有している。

各分配室８は、各流体を分配するのを可能にし、かつ、分配室８は、少なくとも１つの気体通過手段４と、少なくとも１つで、好ましくは２つ以上の液体通過手段５とを有している。各分配室８は、気体を通過させる単一の排出筒４と、液体を通過させるいくつかのオリフィス５とを有することが好ましい。図６は、分配室８の上面図の一例を示している。図示の分配室は、液体を通過させる複数のオリフィス５に囲まれた中央気体排出筒４を有している。

各保持室９は、トレイの上面（または表面）上に液体を保持するのを可能にし、かつ、保持室９は、液体がトレイを通過するのを可能にする手段を有さない。さらに、保持室９は、気体がトレイを通過するのを可能にする手段を有さないことが好ましい。保持室９の壁６も穴を有している。本発明によれば、保持室は、トレイ２の外縁部に配置されており、すなわち、保持室９は、各壁６と塔１の外殻とから構成されている。一実施形態によれば、外殻の周囲に追加的な壁を設けて、分配装置の設定を容易にし、かつ、保持室同士を適切に密封してもよい。本発明の一態様によれば、トレイ２の周囲のすべての区画室が、保持室９であり、他の区画室、すなわち、（塔１の外殻によって区画されていない）中央区画室は分配室８である。

各壁６は、トレイが傾斜したときに「障壁」として働く液体室８、９を形成している。このため、著しく傾斜した場合でも、比較的均一な液体ガードレベルが維持される。したがって、気体／液体コンタクター上で液体が適切に分配されることが保証される。液体ガードとは、気体と液体との間の界面である。液体ガードの高さは、トレイの上面に対する液位に対応する。さらに、液流ゾーンとは、液体が循環するゾーンであり、各壁６が突き出るトレイの上側である。さらに、各壁６の穴７は、液体が分配トレイ２の全面にわたって流れるのを可能にし、したがって、液体を適切に半径方法に分散させる。各保持室９は、振動時に液体の蓄積および減少を軽減するのを可能にし、液体分配性が向上する。

図５は、傾斜位置にある本発明による分配トレイを示している。分配トレイ２は、（外縁部の）各サイドに保持室９を有しており、各中央区画室は分配室８である。図３と比較すると、液体ガード高さの変動は少なく、したがって、液体出口速度Ｕ_Ｌ１と液体出口速度Ｕ_Ｌ２はそれほど異なっていない。したがって、この分配は従来技術による分配トレイの場合よりも均一である。

本発明の一実施形態によれば、気体通過手段は排出筒４である。本発明の一特徴によれば、排出筒は、円筒状であっても、立方体状であっても、平行六面体状であってもよく、あるいは、任意の他の同様の形状を有してもよい。さらに、トレイ上の排出筒のピッチは三角形であってもまたは方形であってもよい。

本発明の一態様によれば、液体通過手段は、トレイ２上に設けられたオリフィス５である。オリフィス５は、三角形または方形のピッチを有してもよい。有利なことに、トレイ２のオリフィス５の数は、排出筒４の数よりも多い。さらに、各オリフィス５は、同一のサイズを有してもまたは異なるサイズを有してもよい。

図４に示されている本発明の実施形態によれば、複数の壁は、２つの組（２つのセット）の壁に区分されている。各組では、各壁は互いに平行であり、長さＬ_ｃ１で均等に間隔を置いて配置されており、長さＬ_ｃ２で均等に間隔を置いて配置された他方の組に属する壁と交差している。したがって、各分配室８は、実質的に平行四辺形の形状を有し、図示の例によれば、矩形形状を有している。この実施形態によれば、各壁６の高さは、排出筒４の高さよりも大きいか、または小さいか、または実質的に等しくてもよい。この高さは、良好な分配性能を実現するのに十分な高さであり、さらに、本発明による分配トレイの空間要件は、「従来の」分配トレイの空間要件と同一のままである。各分配室８は、単一の排出筒４を有している。この実施形態によれば、隣接する２つの排出筒間の距離に実質的に等しい間隔Ｌ_ｃ１およびＬ_ｃ２が選択されてもよい。

広い分配表面積を保障するために、保持室９の表面積は、分配室８の表面積よりも狭いことが好ましい。トレイ縁部の交差壁の長さに相当する長さＬ_ｃ３は、特に、長さＬ_ｃ１よりも小さくてもよい（図６参照）。

長さＬ_ｃ１と長さＬ_ｃ２の少なくとも一方を所望のトレイ特性、すなわち、（百分率で表される）不均衡指数ＩＱと、海洋条件によって課される最大傾斜角θと、の関数として求めることも可能である。海上環境に対するトレイの感度を定量化するために、液体不均衡指数ＩＱは以下のように定義される。

ここで、ｑ_{Ｌ，ｍａｘ}は、１つの分配室から流れる液体の最大流量であり、ｑ_{Ｌ，ｍｉｎ}は、１つの分配室から流れる液体の最小流量であり、ｑ_{Ｌ，ｍｏｙｅｎ}は、分配装置から流れる液体の平均流量である。これらの流量は、Ｕ_Ｌ１，２、すなわち、図３（従来技術）および図５（本発明）に示されている分配トレイの各端部に配置されたオリフィスから流れる液体の速度に依存する。液体不均衡指数の値が小さい場合は、波の動きの影響に対する分配の感度が低くなる。一方、ＩＱ指数値が高い場合は、分配不均衡が顕著になる。

トレイの特性距離Ｌ_ｃ１、Ｌ_ｃ２は、不均衡指数を最小限に抑えるように最適化される必要がある。トレイの特性および動作条件（海上環境によって課される最大傾斜角度θ）に応じて、以下の式の組合せによってＬ_ｃ１およびＬ_ｃ２の最適な長さを定めることが可能である。

ここで、
ｃ_ｆは、オリフィスの摩擦係数、
ｈ_０は、分配装置の区画室における液体ガードの平衡時（θ＝０°）の高さ、
ｈ_ｍａｘは、分配装置の区画室における液体ガードの最大高さ、
ｈ_ｍｉｎは、分配装置の区画室における液体ガードの最小高さ、
Ｕ_Ｌ１、Ｕ_Ｌ２は、オリフィスにおける液体の速度、および
記号∝は、比例を意味する。

このように、定められた不均衡指数を満たすように、トレイの形状および海洋条件の関数として、長さＬ_ｃ１、Ｌ_ｃ２を求めることが可能である。例えば、不均衡指数ＩＱ＜１０％とするには、△ｈ≦５０ｍｍとする必要があり、このため、長さＬ_ｃ１、Ｌ_ｃ２は、以下の関係を満たさなければならない。

本発明の一実施形態によれば、各壁６は、単一の穴７を含んでいる。代替として、図４に示されているように、各壁６は、２つの穴７を有している。これらの穴は、流体が区画室８、９間を流れるのを可能にし、分配トレイ全体にわたって液体を半径方法に適切に分配するのを可能にする。穴７は、円形、楕円形、矩形などであってもよい。しかし、穴７の表面積は、各壁６が引き続きその主要な機能を果たすように、すなわち、トレイ上を流れる流体の量を制限してトレイ上の液体の高さの適切な均一性を確保するように、各壁の表面積に対して小さいままであることが好ましい。さらに、この実施形態によれば、直線状の流体の流れを防止し、液体を半径方向に適切に分散させるために、分配室８の２枚の平行な壁の穴７は整列されておらず（または同軸にせず）、すなわち、２枚の平行な壁の穴の中心を通過する線は、区画室８の壁の一方とは平行にならない。穴７は、流体の流れが容易になるように、各壁６の下部、すなわち、分配トレイの近くに配置され、穴７は、常に液体ガード高よりも下に位置することが好ましい。

区画室の数（つまり、壁の数）は、トレイの直径に依存してもよい。大きいサイズのトレイは、小さいサイズのトレイよりも多くの区画室を有することが好ましい。

本発明の好ましい実施形態の変形実施形態では、以下の特徴が修正されてもよい。すなわち、
各壁は、それぞれ、いくつかの気体通過排出筒を有する区画室を形成してもよく、
各区画室は三角形状でもよく、この場合、３つの組の壁があり、１つの組に属する各壁は互いに平行であり、他の組に属する壁に対して交差してもよく、
各区画室は、（例えば、蜂の巣型の）六角形状を有してもよく、
１つの区画室において互いに向かい合う２つの側面の穴は、整列されてもよく、
各壁は、いくつかの穴を有してもよい。

さらに、図７に示されている変形実施形態によれば、分配トレイ２は、液体用の二次分配システムを有してもよい。二次分配システム１０は、トレイの下面から突き出しており、液体通過手段から流れ出た液体をパッキン（ｐａｃｋｉｎｇ）上に分配する。二次分配システム１０は、液体の分配をパッキン上に向けることによって液体分配性能を向上させる。例えば、二次分配システム１０は、液体を、保持室９の下方のパッキンの縁部に送ってもよい。この場合、液体ガード高さＨ_ｌｉｑは、トレイ２の上の液体の高さに二次分配システム１０の高さを加えた値に対応する。図示のように、二次分配システム１０は、液体の分配の向きを定める偏向板（デフレクター）１２を有してもよい。代替として、二次分配システム１０は、１組のスプリンクラー（互いに並行して配置されオリフィスを備える数本の配管の組立体）と、分配トレイの下面から突き出る排出筒と、分配トレイの下方に並行して配置された１組の穴付き配管のうちの少なくとも１つを有してもよい。

さらに、図８に示されている変形実施形態によれば、液体通過手段は、オリフィス５に加えて、少なくとも１つの穴（または少なくとも１つの列の穴）を備え、トレイ２の上面から突き出る液体排出筒１１を有している。この解決手段は、様々な流量に適合することによって分配トレイの適切な融通性を実現する。実際、液体の流量が少ないとき、トレイ２上の分配室８内の液体ガード高さ（トレイのレベルに対する液体の高さ）は低く、オリフィス５のみが、液体がトレイを通過して流れるのを可能にする。実施形態によれば、液体の流量がより多くなると、液体ガード高さが高くなり、液体排出筒１１の半径方向のオリフィスが、液体がトレイを通過して流れるのを可能にする。液体通過排出筒１１の高さは有利なことに、気体通過排出筒４の高さよりも低い。

図８の変形実施形態の代替として、液体通過手段は、分配トレイを柔軟にするために、それぞれに異なる高さを有してもよい液体排出筒１１のみを有することと、様々な高さの穴を有することの少なくとも一方を有してもよい。

一実施形態によれば、トレイおよびその各構成部材の寸法は、以下の間隔に整合してよい。すなわち、
排出筒４のピッチＰは、５０ｍｍから５００ｍｍ、好ましくは１００ｍｍから３００ｍｍの間の範囲としてもよく、
分配トレイ２の高さは、１００ｍｍから２０００ｍｍの間、好ましくは６００ｍｍから１０００ｍｍの間の範囲としてもよく、
トレイ２の直径は、３００ｍｍから１００００ｍｍの間の範囲でもよく、
要素４が円筒形状を有する場合、直径ｄ_ｃは、５０ｍｍから５００ｍｍの間の範囲であってもよく、
各排出筒４の高さは、３００ｍｍから２０００ｍｍの間、好ましくは４００ｍｍから７００ｍｍの間の範囲でもよく、
各排出筒４の縁部までの最小距離は、５０ｍｍから４００ｍｍの間の範囲、好ましくは１００ｍｍから２００ｍｍの間の範囲でもよく、
各壁６の高さは、１００ｍｍから２０００ｍｍの間の範囲、好ましくは７００ｍｍから１０００ｍｍの間の範囲でもよく、
穴７の直径ｄ_ｏｒは、５ｍｍから１００ｍｍの間、好ましくは３０ｍｍから５０ｍｍの間の範囲でもよく、
各分配室８の距離Ｌ_ｃ１およびＬ_ｃ２は、１００ｍｍから１０００ｍｍの間の範囲、好ましくは、以下の関係を満たしてもよく、

（ここで、ｉは１または２であり、θは最大傾斜角を表し）、
各保持室９の距離Ｌ_ｃ３は、４０ｍｍから２００ｍｍの間の範囲でもよい。

本発明による分配トレイのこれらの様々な変形実施形態、特に図７および図８の変形実施形態は、組み合わされてもよく、例えば、排出筒１１は偏向板１２に連結されてもよい。

本発明は、２つの流体間の熱交換と物質交換の少なくとも一方を目的とする塔１に関し、塔１では、２つの流体が気体／液体コンタクター３によって接触させられ、塔１が、少なくとも液体流体用の第１の入口と、少なくとも気体流体用の第２の入口と、少なくとも気体流体用の第１の出口と、少なくとも液体流体用の第２の出口とを有する。塔１は、各流体をコンタクター３上に分配するために上述のような分配トレイ２を追加的に有している。

有利なことに、塔１は、アミン洗浄塔であるが、任意の種類の溶剤に適している。

気体／液体コンタクター３は、構造化充填層または不規則充填層であることが好ましい。

さらに、本発明は、特にＦＰＳＯ型またはＦＬＮＧ型、特に炭化水素生成および処理用の海上フローティングバージに関する。フローティングバージは、上述のように気体と液体との間の物質交換と熱交換の少なくとも一方を行う塔を有している。塔は、生成されたガス（または煙）を浄化するガス処理ユニットとＣＯ_２回収ユニットの少なくとも一方に属してもよい。

本発明による塔は、ガス処理プロセス、ＣＯ_２回収プロセス、蒸留プロセス、または空気転換プロセスに使用されてもよい。

（比較例）
本発明の利点を示すために、本発明（図４の実施形態）によって得られた結果を、特許文献８に記載されたような従来技術による分配トレイによって得られた結果と比較する。このため、質量保存式および運動量平衡式（ナビエ・ストークス方程式）の数値的解法によって流体の動きを研究することからなるＣＦＤ（計算流体力学）式の数値的手法を使用する。

使用された数値的手法は、非特許文献１に記載されたような界面追跡型（Ｖｏｌｕｍｅ ｏｆ Ｆｌｕｉｄ ＶＯＦ）の手法である。この方法は、当業者には公知であり、波の動きを受ける分配装置に生じる界面トポロジー（ｉｎｔｅｒｆａｃｅ ｔｏｐｏｌｏｇｙ）の変化（分離、界面再結合、砕波形成、、、）をシミュレートするのに適している。２相流の展開は、質量保存式および運動量保存式ならびに存在率伝達（ｐｒｅｓｅｎｃｅ ｒａｔｅ ｔｒａｎｓｐｏｒｔ）式によって説明される。

市販のソフトウェアＦｌｕｅｎｔ １４．５（登録商標）（米国アンシス社）によって計算を実施した。

以下に提示するすべてのＣＦＤ評価計算では、シミュレートされた横揺れ運動に関連する角度は±５°であり、周期は１５秒である。流体の特性はρ_Ｌ＝１０００ｋｇ／ｍ^３、μ_Ｌ＝１ｃｐ、ρ_Ｇ＝１．２ｋｇ／ｍ^３、μ_Ｇ＝０．０１８ｃｐである。検討される分配装置の液体ガード高さは４００ｍｍである。各計算では、海上プラットフォームの旋回点までの距離５０ｍが考慮される。この距離は、塔の頂部に配置され、最高の加速度を受ける分配装置に対応する。最後に、毛細管効果は無視できるものと仮定する。

設けられたシステムの分配効率が、トレイが波の動きを受ける場合の従来技術による分配トレイの分配効率と比較されることを了解されたい。海上環境に対するトレイの感度は、式（１）によって定義される不均衡指数によって定量化される。
＜例１：従来技術によるトレイの特性＞
分配トレイの直径：４０００ｍｍ
気体排出筒の直径：１００ｍｍ
気体排出筒の高さ：６００ｍｍ
排出筒の数：１２０
区画室の長さＬ_ｃ１ｘＬ_ｃ２：３００ｘ３００ｍｍ
壁開口：約１％
散在点（ｓｐｒｉｎｋｌｉｎｇ ｐｏｉｎｔ）密度：８４ｐｔ／ｍ^２（散在点の数を分配装置の総表面積で割った値）
散在率（ｓｐｒｉｎｋｌｉｎｇ ｒａｔｅ）：１００ｍ^３／ｍ^２／ｈ
＜例２：本発明によるトレイ（図４）の特性＞
分配トレイの直径：４０００ｍｍ
気体排出筒の直径：１００ｍｍ
気体排出筒の高さ：６００ｍｍ
排出筒の数：１２０
分配室の長さＬ_ｃ１ｘＬ_ｃ２：３００ｘ３００ｍｍ
保持室の長さＬ_ｃ３：１００ｍｍ
壁開口：約１％
散在点密度：８４ｐｔ／ｍ^２
散在率：１００ｍ^３／ｍ^２／ｈ。

図９は、２つの分配トレイによって得られた不均衡指数ＩＱの経時的な評価を比較している。従来技術の特許文献８による分配トレイ、すなわち曲線ＡＡでは、トレイ振動期間にわたる平均不均衡指数は１０％である。本発明による分配トレイ、すなわち、曲線ＩＮＶでは、性能がより優れている。実際、平均不均衡指数は５．８％である。この例は、本発明による装置が分配トレイの分配効率を浮体環境において向上可能であることを示している。

１ 塔
２ 分配トレイ
３ 気体／液体コンタクター
４ 排出筒
５ オリフィス
６ 壁
７ 穴
８ 分配室
９ 保持室
１０ 二次分配システム
１１ 液体通過排出筒

Claims (17)

1. 気体と液体との間の熱交換と物質交換の少なくとも一方を行う塔（１）の分配トレイであって、前記トレイ（２）の上面上に各区画室（８、９）を画定し、かつ前記液体の一部が前記各区画室（８、９）間を流れることを可能にするための穴（７）を有する少なくとも１枚の壁（６）を有し、前記液体が前記トレイ（２）を通過するのを可能にする少なくとも１つの手段（５、１１）と、前記気体が前記トレイ（２）を通過するのを可能にする少なくとも１つの手段（４）と、を含む少なくとも１つの分配室（８）を有するトレイにおいて、
   前記液体が前記トレイを通過するのを可能にする手段を有さない少なくとも１つの保持室（９）を、前記トレイ（２）の外縁部に有することを特徴とする分配トレイ。
2. 前記保持室（９）は、前記気体が前記トレイを通過するのを可能にする手段を有さない、請求項１に記載のトレイ。
3. 前記トレイの外縁部の各区画室は保持室（９）である、請求項１または２に記載のトレイ。
4. 前記気体が通過するのを可能にする手段は、前記トレイの前記上面から突き出る排出筒（４）の形をした気体分配要素である、請求項１から３のいずれか１項に記載のトレイ。
5. 前記壁（６）の高さは、前記排出筒（４）の高さよりも高いかまたは前記排出筒（４）の高さに実質的に等しい、請求項４に記載のトレイ。
6. 前記壁（６）の基部に前記穴（７）が配置されている、請求項１から５のいずれか１項に記載のトレイ。
7. 前記トレイは、複数の交差壁（６）を有する、請求項１から６のいずれか１項に記載のトレイ。
8. 前記複数の壁（６）は、２つの組の壁からなり、各組において当該組の属する壁（６）は、互いに平行であり、かつ、他の組の壁と交差している、請求項７に記載のトレイ。
9. 同じ区画室（８、９）を区画する互いに平行な２枚の壁（６）の穴は、直線状の流体の流れが生じないように整列していない、請求項８に記載のトレイ。
10. 前記分配室（８）の寸法Ｌ_ｃ１およびＬ_ｃ２は、１００ｍｍから１０００ｍｍの間の範囲であり、前記寸法Ｌ _ｃ１ は前記２つの組のうちの一方の組の壁の間隔であり、前記Ｌ _ｃ２ は他方の組の壁の間隔である、請求項８に記載のトレイ。
11. 前記保持室（９）の寸法Ｌ_ｃ３は、４０ｍｍから２００ｍｍの間の範囲であり、前記寸法Ｌ _ｃ３ は前記トレイ（２）の外縁部の交差壁の長さである、請求項７に記載のトレイ。
12. 前記液体が通過する手段は、オリフィス（５）と、前記トレイの前記上面から突き出る排出筒（１１）の少なくとも一方である、請求項１から１１のいずれか１項に記載のトレイ。
13. 前記液体が通過する手段（５、１１）から流れ出た液体を分配するために前記トレイの下面から突き出る二次分配システム（１０）を有する、請求項１から１２のいずれか１項に記載のトレイ。
14. 前記二次分配システム（１０）は、排出筒と偏向板（１２）の少なくとも一方を有する、請求項１３に記載のトレイ。
15. 気体と液体との間の熱交換と物質交換の少なくとも一方を行う塔であって、前記２つの流体がパッキン（３）によって接触させられる塔において、前記各流体を前記パッキン上に分配する、請求項１から１４のいずれか１項に記載の少なくとも１つの分配トレイ（２）を有することを特徴とする塔。
16. 請求項１５に記載の塔（１）を少なくとも１つ有することを特徴とする、特に、炭化水素回収用のフローティングバージ。
17. ガス処理プロセス、ＣＯ_２回収プロセス、蒸留プロセス、または空気転換プロセスに、請求項１５に記載の塔を使用する方法。