JPH10501740A - 下降流型反応器用の二相分配装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 分配装置（１８、３６）は、下降流型の反応器（１４）の固形物の固定層（４２）の表面を通して気体及び液体を均一に導く。第１の列の端部が開口された降下パイプ（３３）は、分配トレイ（１８）のレベルの上方で垂直方向に隔置された複数の穴の高さ（３９、４０）を有している。第２の列の降下パイプ（３４）は、少なくとも１つの穴の高さ（４１）を有しているが、第１の列（３３）の最下方の穴の高さ（４０）と同じ高さの穴の高さを有していない。そのような穴がないことにより、液体の高さが、第１の列（３３）の底部から二番目の穴の高さ（３９）の下方まで下がった時に、与えられた高さにおいて分配トレイ（１８）を通る液体流量は減少する。

Description

【発明の詳細な説明】 下降流型反応器用の二相分配装置 本発明は、１又はそれ以上の固形物固定層を有する下降流型反応器用の気液分 配装置に関する。本発明の分配装置は、固体触媒上における液体と蒸気との間の 混合相の反応を行わせるために特に有用である。 固定層反応器は、一般的に、微粒固形物の触媒から成る１又はそれ以上の層（ 触媒層）を備えており、該触媒層の上を気体（ガス）、液体、又は、気液混合物 が下降流として通過する。反応器の最適な性能は、総ての触媒が単数又は複数の プロセス流体と完全に接触した場合に得られる。 固定層反応器においては、容器を垂直方向に通過するように配列された複数の 固形物層を採用し、各対の固定層の間に気体又は液体を注入するのが一般的であ る。層間注入は、欠乏した反応物質を補充したり、発熱反応の後のプロセス流体 を急冷したり、あるいは、別の供給流を導入したりするために必要となる。固定 層が異なる触媒を含む場合には、単一の容器の中に幾分異なる反応帯を段階的に 設けることができる。いずれの場合においても、各々の触媒層の頂部に流体を良 好に分配することが重要である。 固定層反応器用の分配装置すなわちディストリビュータの設計は、一般的に、 ２つの目的を有している。第１の目的は、カバー範囲（受け持ち範囲）の完全性 であり、これは通常、ディストリビュータがそこから流体を触媒の上に分散させ る点の数を極力多くすることを含む。第２の目的は、カバー範囲の均一性であり 、これは、各々の点から分散される流体の量が反応器を横断する方向において等 しくなることを必要とする。上記２つの目的の中でも、カバー範囲の均一性を達 成することがより困難であり、その理由は、商業的な反応器においては、ディス トリビュータの水平を完全に確保することが事実上不可能であるからである。製 造精度及び据え付け精度は、一般的に、商業的な容器の直径を横断するディスト リビュータの高さにおいて、３．１８ｍｍ（１／８インチ）乃至１２．７ｍｍ（ １ ／２インチ）の変動（偏差）を生じさせ、１９．１ｍｍ（３／４インチ）までの 大きな変動が測定されている。当初すなわち最初には、完全な水平を得ることが できたとしても、反応器の内部が熱膨張を受けたり、大きな静荷重を受けるので 、運転の間に上述の完全な水平は損なわれる傾向がある。一般的に、ディストリ ビュータの設計は、高さすなわちレベルの基準変動を許容し、そのような変動に 可能な限り影響を受けないように装置を工夫することである。 固定層反応器における流体の分配が劣化することは、重大な問題になることが ある。微視的な分配（すなわち、各々の分配点の領域における局部的な分散）の 劣化は、反応物質間の接触、並びに、未使用の固形物の領域に対する反応物質の 接触を遅延させる。巨視的な分配（すなわち、反応器を横断する絶対的な分配） の劣化は、水平方向の温度勾配を生じると共に、相分離を生ずる可能性があり、 固定層を更に下降する反応物質を制約する欠点を生ずる。いずれのタイプの不均 一分配（分散不良）の全体的な影響も、触媒の活動のロスであることは明らかで あり、また、製品の仕様を満たすことができない可能性がある。また、慢性的な 不均一分配は、固形物層の一部を閉塞させて、過度の圧力降下及び早期の運転停 止を生ずることがある。 大きさの異なるタイプの分配手段が知られている。最も簡単な分配手段は、穴 又はスロットが形成されたプレートだけを備えている。他の分配手段は、種々の 形態のオリフィス、堰、スロット、又は、気液流（ガス／液体の流れ）の所望の 均一性を促進するためのより複雑な装置を備えている。 米国特許第２，８９８，２９２号は、複数の開口した垂直パイプを備え、これ らパイプの上方の周縁部に液体をオーバーフローさせるためのノッチ（切欠部） が形成されている、分配手段を教示している。気体及び液体が、固形物の表面を 乱さないように、９．２ｍ／秒（３０フィート／秒）を超えない速度で、触媒層 の上に導かれる。 米国特許第３，１４６，１８９号は、分配トレイを開示しており、この分配ト レイにおいては、液体は、短いパイプを通って固形物層の上に通過し、一方、気 体は、下方へ伸長して固形物層の中に入っている、より大きくより長いパイプを 通過する。このタイプのディストリビュータは、混合相用の反応器としては劣っ ており、その理由は、そのようなディストリビュータは、気体及び液体を混合物 として触媒上に導くのではなく、そのような気体及び液体を分離するように作用 するからである。 米国特許第３，３５３，９２４号は、その側部に垂直方向の長いスロットを有 するパイプを備えた気液ディストリビュータであって、当該ディストリビュータ を通る液体の流量は、トレイ上の液体レベル（液位）が増大するに連れて増大す るようになされている気液ディストリビュータを提示している。そのような装置 の簡単な流体力学的な解析は、上記パイプを通る流量は、下式に従って、液体の 高さ（液体レベル）と共に変化することを示している。 Ｑ ＝ Ｃ × ｈ^1.5 （Ｉ） 上式において、 Ｑは、パイプを通る体積流量であり、 ｈは、スロットの底部から上方の液体の高さであり、 Ｃは、定数である。 液体の高さに依存する上述のべき数１．５は、ディストリビュータを水平度の 変動に大きく影響されるようにするので、望ましくない。また、上記装置は、気 体が流れるための別個の大きな煙管を用いており、そのような煙管は、上記トレ イに対する液体の湿潤点の数を制限する。 米国特許第３，５２４，７３１号は、直線的な側部を有するスロットではなく 、逆三角形状のノッチを用いた、ある種のパイプディストリビュータを教示して いる。この方法によれば、下の流量式が得られる。 Ｑ ＝ Ｃ × ｈ （ＩＩ） 上式において、 Ｑは、パイプを通る体積流量であり、 ｈは、ノッチの底部から上方の液体の高さであり、 Ｃは、定数である。 この装置は、上記米国特許のべき数１．５の依存性よりも改善されているが、 依然として、非水平度（水平でない度合い）の影響が強い。液体の高さに関する 正確なべき数は、三角形のノッチの底辺の幅に対する高さの比に依存する。更に 、液体流は通常、パイプを通るが、液体は、その流量が大きい時には、通常はガ ス流のために設けられている別個の煙管を通ってオーバーフローする。そのよう な運転の間には、パイプ及び煙管を通る液体流量は、全く異なる。 米国特許第３，６８５，９７１号は、どのような種類のスロット又はノッチも 持たないパイプディストリビュータを提示している。これは、最も効果的ではな いタイプのパイプディストリビュータであり、その理由は、水平ではないトレイ の上では、液体流は、他のパイプが殆どないトレイの最下方のパイプを好むこと になるからである。液体のオーバーフローを計量するためにパイプの頂部に設け られる何等かのタイプのスロット又はノッチを用いることは、パイプの完全に滑 らかな周縁部に比較して、改善されている。 米国特許第４，１２６，５３９号は、パイプディストリビュータを備える気液 分配装置を開示しており、上記パイプディストリビュータは、その上方の周縁部 に三角形のノッチを有すると共に、上記周縁部とトレイのデッキ（棚板）との間 に円形の穴を有している。この米国特許は、パイプの頂部の三角形のノッチ（堰 ）が、トレイの上の液体レベルを決定し、液体レベルがノッチの下まで下がった 場合に、上記円形の穴が、トレイのパイプを通る流れを確保することを意図して いる。従って、この米国特許は、分配装置が、上述の米国特許第３，３５３，９ ２４号の装置と同様な態様で、堰として機能することを意図している。 上記米国特許第４，１２６，５３９号に開示されるタイプのディストリビュー タは、パイプの上方の周縁部の上記三角形のノッチよりも低い液体の高さ、及び 、上記円形の穴よりも高い液体の高さにおいて、作動することができる。そのよ うな作動は、上述の従来技術に比較して、大幅な改善であり、その理由は、液体 流は、垂直方向下方に流れる気体によって剪断されるジェット（噴流）として、 上述の穴を通過することになるからである。上述の剪断作用は、液体を破壊し、 これにより、流体が触媒層に到達する前の気液接触を改善する。この場合には、 上記円形の穴に関する液体流量と液体レベルとの間の関係は、下式で表すことが で きる。 Ｑ ＝ Ｃ × ｈ^0.5 （ＩＩＩ） 上式において、 Ｑは、パイプを通る体積流量であり、 ｈは、穴の中心線から上方の液体の高さであり、 Ｃは、定数である。 ここで議論する技術の中でも、上記米国特許第４，１２６，５３９のディスト リビュータのそのような使用は、レベルすなわち高さの変動の液体流量に対する 影響が極めて小さくなる。矩形状のノッチを用いた場合には、全流量を穴を通し て搬送できない時に、液体流量が異常に高くなる。上述のディストリビュータの そのような使用の欠点は、トレイ上の液体レベルが穴の頂部と底部との間まで低 下する、液体流量が少ない時に生ずる。そのような条件の下では、上述の流量式 ＩＩＩは最早適用することができず、米国特許第３，３５３，９２４号のスロッ ト付きのパイプに関して上に説明したのと同様な態様で、液体の高さ１．５乗が 、ディストリビュータに対する水平度の変動の影響を大きくする。低い液体レベ ルは、上述の円形の穴の寸法を小さくすることにより、極力小さくすることがで きるが、約６．３５ｍｍ（１／４インチ）よりも小さい穴の直径は、閉塞の可能 性があるので、実際的ではない。従って、ある与えられた反応器に関して、穴を 有する下降パイプが効果を有する最小の液体流量が存在し、該最小の液体流量よ りも小さい値では、良好な分布を保証することができない。 トレイ上の液体レベルを制御するためにその側部に穿孔された穴を有する垂直 な下降パイプを備えた気液分配装置すなわち気液ディストリビュータを設計する ことは周知である。しかしながら、そのようなパイプは、同じ寸法及び同じ箇所 に同じ数の穴が形成され、従って、液体流量が非常に少ない場合には、上述の劣 った性能を生ずることになる。 固定層反応器用の気液分配は、多年にわたって研究され且つ改善されてきたが 、商業的な反応器の中の反応物質の誤分配の証拠が観察されるのが依然として一 般的である。発熱反応プロセスにおける温度の誤分配は一般に、固定層のある部 分 において他の部分よりも大きな流体流量を示すことになる。急速な圧力降下の形 成は、停滞流又は不十分な反応物質の領域によって生ずる、固定層のコーキング すなわちコークス化を生じさせることが多い。２又は３年の運転の後に固定層ユ ニットの保守を行うと、新しい（変色していない）触媒が発見されることがあり 、これは、流れのバイパスがあることを示している。そのような発見は、気液分 配装置における流体の流動の少なくとも幾つかの特徴が良く理解されていないこ とを示している。また、石油精製業界及び他の産業においては、大衆の需要及び 政府の規制が、化学製品からある種の化合物を除去することを要請しており、こ れにより、より厳しい運転、並ぴに、最適且つ信頼性のある反応器の性能の必要 性を高めている。反応器の中の効果的な分配は、そのような要求を満たすために 重要である。 本発明は、小流量におけるレベルの変動に対する極めて高い感受性（影響を受 ける度合い）を排除することにより、通常の分配トレイの問題を解消する。非感 受性（影響を受ける度合いがない若しくは少ないこと）は、同じトレイにおいて 、気体及び液体が流れるための穴の数が異なる、少なくとも２つの異なるタイプ の降下パイプを設け、これにより、極めて小流量においては、一部のパイプだけ が液体を通過させるようにすることにより、達成される。異なる組のパイプの穴 の寸法を計画的に変えることにより、一部のパイプだけが作動している時でさえ 、反応器の一部及び全体にわたって、均一な液体の分散が維持される。 本発明の気液分配装置は、通常のパイプディストリビュータに比較して、気体 及び液体のミクロ的（微視的）な及びマクロ的（巨視的）な分配又は分布を良好 な状態に維持しながら、液体のターンダウン能力を高める。ターンダウンとは、 反応器の設計性能を下回る運転を意味している。本明細書で使用する「ターンダ ウン」又は「液体ターンダウン」は、通常の設計流量の５０％又はそれ以下の流 量を意味しており、そのような状態は、別のユニットにおけるプロセスの不調、 又は、ユーティリティのロスにより生じ、あるいは、熱放出又は圧力降下の如き 運転上の制約を解消するためにも生ずる。液体ターンダウンは、例えば、コーキ ングにより生ずる触媒の変質を補償するためにも使用される。本発明は、総ての 降下パイプが同一の寸法の穴を有している通常のトレイで可能な処理能力よりも 大幅に小さい液体処理能力の条件において、分配トレイの平均液体レベルを高く 維持する。液体レベルが高いということは、触媒層に対する流れの分配又は分布 がより均一になることを意味する。 本発明によれば、分配トレイと、該トレイを貫通し端部が開口された複数の垂 直な降下パイプとを備える下降流型の反応器の固形物の固定層の表面を通して、 気体及び液体を均一に導くための分配装置が提供される。第１の列の降下パイプ は、トレイのレベルの上方に位置し垂直方向に隔置された、複数の穴の高さを有 している。第２の列の降下パイプは、上記第１の列のパイプの上方の穴の高さの １つと実質的に同じ高さに位置する、少なくとも１つの穴の高さを有している。 しかしながら、第２の列は、上記第１の列のパイプの最下方の穴の高さ（他の下 方の穴の高さが存在する場合にはそのような穴の高さ）に相当する穴の高さを全 く持っていない。第２の列のパイプに最下方の穴が存在しないことにより、液体 の高さが第１の列の底部から二番目の穴の高さよりも下方まで下がった時に、あ る液体の高さにおいて分配トレイを通過する液体流量が減少する。これにより、 最下方の穴よりも上方の液体の高さが極力高くなり、分配装置のレベルがある点 から他の点へ変動した場合でも、良好な分配が維持される。 本発明の特定の特徴によれぱ、第１及び第２の列の降下パイプは、小流量の条 件において第１の列から出る液体のスプレーパターンの重なり合いすなわちオー バーラップを最適化するように、トレイ上で配列され、これにより、両方の列の パイプが液体を通過させている状態において、反応器を通る液体の分配を実質的 に同じにする。第１の列のパイプだけが液体を通過させている時には、本発明の 好ましい実施例は、固定層すなわちベッドのカバー範囲が、両方の列が液体を通 過させている時のカバー範囲の少なくとも約８０％から約９５％までとなるよう にする。本発明のこの特徴を得るために、降下パイプは、発散するすなわち末広 がりの形状の円錐形の出口スプレーを得るように、寸法決めされなければならな い。適正に寸法決めされた場合には、降下パイプから出る流動パターンは、ガス の中に分散された液滴の円錐形のスプレーを少なくとも実質的に均一にし、１０ 乃至４０°の円錐角度を形成する。 本明細書で使用される「穴の高さ」という用語は、特定の第１の列又は第２の 列の降下パイプが、１又はそれ以上の穴を有する特定の列の各々の降下パイプと 交差する水平面を意味する。 第１及び第２の列の降下パイプの数は、等しくても異なっていても良い。また 、第１及び第２の列は、どのようなピッチでも配列することができる（例えば、 方形状、三角形状又は別の形状で）。しかしながら、好ましい配列は、各々の列 が均一な反復パターンを有するような配列である。例えば、チェス盤の黒及び白 の碁盤目に相当する配置を有する方形状のピッチを考えると、第１の列は、総て の白の碁盤目に配置され、第２の列は、総ての黒の碁盤目に配列される。従って 、２つのパイプの中の１つは、少なくとも下方の穴の高さを有していない。例え ば、第１の列を、総ての白の碁盤目及び１つ置きの黒の碁盤目とし、第２の列を 残りの黒の碁盤目とすることができる。この場合には、４つのパイプの中の１つ が、幾つかの穴を欠くことになる。カバー範囲の有効性は、第２の列のパイプの 割合が、全パイプの５０％を超した場合に、低下する。反対に、液体ターンダウ ンの向上は、第２の列のパイプの割合が約１５％よりも少なくなると、減少する 。従って、好ましい配列においては、２つの中の１つから７つの中の１つが第２ の列のパイプである。換言すれば、第１の列降下パイプの数は、全降下パイプの 数の５０％から８６％である。７つの中の１つが第２の列のパイプである配列は 、三角形状のピッチとして容易に達成され、その場合には、第２の列の各々のパ イプは、第１の列の６つのパイプによって形成される六角形の中央に位置するこ とになる。 また、降下パイプは、第１の列において少なくとも２つの穴の高さを有し、ま た、第２の列において１つの穴の高さを有することができ、第２の列の穴の高さ は、第１の列の最上方の穴の高さに対応する。更に、第１の列は、３以上の穴の 高さを有することができ、第２の列は、第１の列よりも少なくとも１つ少ない穴 の高さを有する。液体ターンダウン能力を拡張する必須的な特徴は、最下方の穴 の高さが、第１の列のパイプにしか存在しないようにすることである。また、各 々の高さは、パイプの周囲に適宜に配列された１又はそれ以上の穴を有すること ができ、その理由は、後に説明するように、穴の特定の配列ではなく、ある高さ の穴の全面積が、流動の挙動を決定するからである。 下の表は、どの穴の高さが第１の列及び第２の列に存在するかという意味にお いて、本発明の可能な実施例を示している。この表は、５又はそれ以上の穴の高 さを含むように容易に拡張することができる。いずれの場合においても、穴の高 さの番号１は、底部すなわち最下方に位置する。 本発明の好ましい実施例は、与えられた反応器の役割に関して予測される液体 及びガスの流量範囲に依存する。一般的には、最大液体ターンダウンは、第２の 列の穴の高さ第１の列の最上方の穴の高さに対応する時に生ずる。これは、例え ば、穴が４つの場合には、第２の列は、高さ２及び４、高さ２だけ、又は、高さ ３だけに対して、高さ３及び４、あるいは、高さ４だけを有する。しかしながら 、そのような例の１つは、通常の液体流量において第１及び第２の列を通る流れ を 良好にバランスさせる場合、特に、小流量の運転の継続時間が限定されると予測 される場合のような、二次的な考慮事項として採用することができる。 本発明の分配装置は、水素が炭化水素と反応して燃料又は潤滑剤製品を生ずる 、新規な又は革新的な液体処理設備において、特に有用である。そのような設備 は、一般的に、一回の触媒の充填で、数ケ月間乃至数年間にわたって運転され、 触媒の活動度は、運転開始時から運転終了時までに減少するので、温度及び水素 の循環流量を共に増大させて、反応速度を維持する。温度が高くなり、また、水 素の流量が増大すると、運転が継続されるにしたがって、反応器の中の気体の割 合が徐々に大きくなり、分配装置を通過する液体流量が減少する。液体処理反応 器の極めて熱いベッド（固定層）が、運転サイクルの終了時近くで、気体が１０ ０％に達することは珍しいことではない。本発明は、そのような設備に直接応用 することができ、トレイ上の液体レベルが低下した時に分配の状態が悪くなると いう従来技術の問題を解消し、これにより、漸増的な流動時間が極めて価値があ る場合に、サイクルの終了時付近でも、触媒を最大限使用することができる。 図面において、図１は、固定層反応器の頂部の垂直方向の断面図であって、本 発明の分配装置の実施例を示しており、 図２は、図１の線ＩＩ−ＩＩに沿って取った分配装置の断面図であり、 図３は、図１の実施例に使用される２つの分配下降パイプの詳細図である。 図１に示す如き代表的な固定層型の液体処理反応器においては、予熱されたオ イル流１０が水素含有ガス１２と混合され、入口パイプ１５を介して下降流型反 応器１４の頂部に供給される。サイクルの開始時には２８８°Ｃ乃至３１６°Ｃ （５５０°Ｆ乃至６００°Ｆ）程度とすることのできる、原料の入口温度におい ては、原料／水素の混合物は、通常、二相流（２つの相を含む流れ）である。気 相は、一般的に、水素、並びに、該水素と共に循環されるメタン及びエタンの如 き軽いガスを含んでおり、更に、原料オイル１０から蒸発した非常に軽い炭化水 素を含んでいる。反応器１４に入る混合相流における正確な気体／液体比（気体 対液体の比）は、運転温度及び運転圧力、導入される水素含有ガスの量、並びに 、原料炭化水素のタイプ及び沸点範囲に依存する。そのようなファクタは総て、 運 転サイクルの間に変動するので、入口の気体割合は、その流れに関して時間と共 に大きく変動する。代表的な液体処理反応器に関するサイクル終了時の温度は、 サイクル開始時の温度よりも、約５６°Ｃ乃至１１１°Ｃ（１００°Ｆ乃至２０ ０°Ｆ）高くなることがある。 入ロパイプ１５に入った二相流は、垂直要素１６に支持されたターゲットプレ ート１３に衝突し、気相が液相から分離するラフカット・ディストリビュータと 呼ばれる時間帯に、フラッシュパン１７から半径方向に分散する。ターゲットプ レート１３は、そうでなければフラッシュパン１７に磨耗を生じさせることにな る、原料流の流入運動量に耐えるように作用する。その上に液体を有するフラッ シュパン１７の周辺部は、複数のロッド２０によって支持され、また、その中心 の下側は、垂直要素２２によって支持されている。フラッシュパン１７と反応器 の壁部との間には、取付具が全く設けられておらず、これにより、フラッシュパ ン１７の周辺部の周囲の気体（蒸気）の流れを阻害していないが、フラッシュパ ン１７の垂直壁２８が、液体の同様な流れを阻止している。フラッシュパンすな わちラフカット・ディストリビュータ１７は、他の形態を取ることができ、ある いは、用途に応じて完全に省略することができる。原料混合物の液体部分は、フ ラッシュパンの周辺部の周囲に設けられていてディストリビュータ・トレイすな わち分配トレイ１８に通じている複数の降下パイプ３０を通って、下方に流れる 。気体の一部も、上記液体と共に、上記降下パイプ３０を通過し、一方、残りの 流れは、壁部２８の上並びにフラッシュパン１７の周辺部の周囲を流れる。この ように、両方の相は、トレイ１８上の液体の表面に過剰の泡及び波を生じること なく、分配トレイ１８へ静かに運ばれる。降下パイプ３０は、また、分配トレイ １８に着座しているので、フラッシュパン１７に対するサポートも提供している 。降下パイプ３０の下方部分は、気液混合物を分配トレイ１８へ通過させるため の垂直方向のノッチ３１を有している。 分配トレイ１８には、多数の気液降下パイプ３６が設けられている。フラッシ ュパン（ラフカット・ディストリビュータ）１７が設けられていない場合には、 各々の降下パイプ３６は、その上縁部から上方に隔置されていて流入する液体の 運動量を吸収するための、カップを有することができる。降下パイプ３６の位置 は、均一なグリッド（格子）を形成するが、幾つかのパイプの位置は、支持梁又 は他の内部部材を避けるために、そのようなグリッドから離すことができる。降 下パイプ３６は、垂直方向に配列された管であって、そのような管の直径あるい はそれ以上の距離だけトレイ１８の上方及び下方に伸長する開口端を有している 。総ての降下パイプ３６の最下方の穴は、液相と共に搬送されるスケール、スラ ッジ又は他の固形物がトレイ１８を通ってその下の固形物層へ入るのを防止する ために、トレイ１８の頂面から６．３５ｍｍ（１／４インチ）乃至数ｍｍ（数イ ンチ）だけ上方にあるのが適正である（穴の中心において）。従って、降下パイ プ３６は、トレイ１８上に液体のプールを確実に維持する。一般的には、降下パ イプ３６の少なくとも最下方の穴、あるいは、より好ましくは、幾つかの穴が、 液体の中に完全に埋まるのが好ましい。 一般的に、固形物層は、その頂部に数インチの不活性材料４０を有しており、 この不活性材料は、触媒のレベルを維持すると共に、触媒層４３上へのプロセス 流体の最初の分配を促進する。 パイプ３６は、気体及び液体の両方の流れの実質的に総てを搬送する。幾つか のトレイは、デッキに幾つかのドレーン穴を有する特徴を備えており、そのよう なドレーン穴は、少量の液体がトレイを直接通過することを許容するが、そのよ うなドレーン穴を通過する流量は、一般的に、下降パイプを通る流量に比較する と、無視し得る程度のものである。ドレーン穴は、運転停止の間に液体を完全に 排液することができるように設けられており、そのような排液は、いずれのパイ プの最下方の穴もデッキから幾分上方に設けられているので、ドレーン穴がなけ れば不可能である。 商業的な液体処理反応器の直径は、一般的に、１．８ｍ乃至５．５ｍ（６フィ ート乃至１８フィート）である。図２に示すように、極めて多くの場合に、分配 トレイ１８には、種々の形状を有する複数のセクション２４が形成されており、 これらセクションは、反応器１４の中に組み込まれていて、反応器１４の内周の 周囲で隔置された支持脚２６にボルト止めされたフランジ付きの梁２５によって 支持されている。トレイ１８は、各セクション２４として製造されて搬送され、 各々のセクションの１つの寸法は、反応器１４の上方端にある作業員通路４５を 通過できるように十分に小さい。降下パイプ３６は、一般的に、組み立て作業の 間に、各セクションの中に予め装着されて溶接される。各セクション２４は、容 器の中に置かれた後に、梁２５にガスケットを介してボルト止めされる。分配ト レイ１８は、容器１４の最初の組み立ての間に適所に溶接された単一の中実の円 形プレートを備えることもある。中実の分配トレイは、漏洩の可能性を排除する が、反応器の中へのアクセス及び反応器のメンテナンス（保守）を大きく制限す る。分配トレイ１８を適所に設けた後に、フラッシュパン１７及びターゲットプ レート１３をその上で組み立てる。 図３は、一対の降下パイプ３６を詳細に示している。この実施例においては、 第１の列の降下パイプ３３は、方形のグリッド上で１つ置きに設けられており、 第１の列の各々の降下パイプ３３は、トレイ１８の上方へ垂直方向に隔置された ２つの穴３９、４０を有しており、これら穴は、パイプ内部に連通している。第 ２の列の降下パイプ３４も、方形のグリッド上で交互に設けられているが、第２ の列の各々の降下パイプ３４は、第１の列の降下パイプ３３の上方の穴３９と実 質的に同じ高さの穴４１を有している。 第１の列の降下パイプ３３の上方の穴３９、及び、第２の列の降下パイプ３４ の穴４１は、同じ寸法ではないのが好ましい。本発明は、両方の列の上方の穴が 同じ寸法であれば、通常のパイプ型の分配トレイよりも優れた、液体の負荷及び 分配を行うが、この好ましい実施例は、後に説明する特殊な式に従って穴の寸法 を決定することを含む。 従って、トレイ１８上の液体の高さが穴の上方の高さまで低下している間には 、第２の列の降下パイプ３４には、下方の穴が設けられていないので、トレイ１ ８上の液体の高さは、与えられた液体流量において、トレイ１８の総ての降下パ イプが同一の穴を有している場合に得られる液体の高さよりも高くなる。 本発明の１つの特徴は、降下パイプ３６からの出口流が、円錐形のスプレーと して発散するということであり、その理由は、そのような流れは、分配トレイ１ ８と触媒層４３の上方に位置する不活性層４０との間の比較的停滞しているガス に運動量を与えるからである。上述の発散する範囲は、液体及び気体の流量、流 体の性質、及び、降下パイプ３６の寸法に依存する。代表的なピッチにおいては 、各出口の円錐形のスプレーは、互いに重なり合うか、あるいは、部分的に重な り合う。この理由により、固形物層４０の頂部における液体のカバー範囲は、１ つの穴しか持たない第２の列のパイプ３４が液体を全く通過させていない場合で も、最低限の妥協しか行わない。上記カバー範囲は、一般的には、総ての降下パ イプ３６が液体を通過させている場合に得られるカバー範囲の少なくとも８０％ から９５％であり、１００％のカバー範囲に近づくことができる。 第１の列及び第２の列の降下パイプ３６は、流量が異常に大きい期間の間に液 体を搬送するための、１又はそれ以上のノッチ３８を頂縁部に有するのが好まし い。大きな流量は、設計供給流量よりも大きな流量の期間、計画していない流入 液体のピーク期間の間に生ずることがあり、また、可能性はより低いが、降下パ イプの大部分の穴が閉塞することにより、トレイ上の液体レベルが全体的に上昇 した場合に生ずることもある。トレイが、上縁部にノッチを形成しない場合より も不完全に水平化された場合に、上述のノッチは、液体の高さの液体流量に対す る影響を低下させる。上述のノッチは、矩形状、三角形状、半円形状、あるいは 、他の種々の形状にすることができ、また、独立していて降下パイプのいずれの 穴にも接続されない。 本発明においては、第１の列及び第２の列の降下パイプ３６が種々の直径を有 することができ、また、各々の列は、種々の直径のパイプを有することができる 。また、いずれの列のパイプの穴が、円形状、楕円形状、方形状、矩形状、三角 形状、又は他の形態を含むどのような形状を有することも、本発明の範囲内であ る。同様に、各高さの穴の数及び配置も、降下パイプの周囲に適宜な態様で１又 はそれ以上の数及び位置に設けることができる。後に述べる式においては、ある 高さに設けられる穴の全面積だけが、問題である。ある高さにおける全面積が決 定されると、任意の数、及び、任意の形状の穴を、降下パイプの壁部の任意の位 置に設けることができる。 ２又はそれ以上の位置の穴を有する第１の列又は第２の列の降下パイプに関し ては、必須的な要件ではないが、ある穴を、その直ぐ上及び／又は下の穴から角 度座標において幾分ずらすのが好ましい。例えば、底部すなわち最下方の穴を上 から見て０°又は１８０°の角度に位置させる場合には、その上方の穴を、１０ °及び１７０°の間、又は、１９０°及び３５０°の間の角度に位置させるのが 好ましい。徐々に高くなる穴をパイプの周囲で可能な限り均一に分布させるべき である。２つの高さの穴だけが設けられる場合には、第２の位置の穴を、第１の 高さの穴に対して、上から見て９０°又は２７０°だけ角度的に隔置させるのが 最も好ましい。 図１は、固定層反応器の頂部層に適用された本発明を示しているが、本発明は 、多段層反応器のいずれか２つの層の間にも等しく適用することができ、その際 には、気体又は液体がそのような層の間に供給されるかあるいはそのような層の 間から引き出されるかには関係ない。一般的には、プロセス流体の中の液体及び 気体の割合は、反応器の頂部から底部まで変化する。そのような変化が大きい場 合には、多段層ユニット全体にわたって、種々のトレイに異なる寸法を有する降 下パイプ及び穴を用いるのが好ましい。この好ましい構成を採用する場合には、 異なる形状のトレイを設けるにはコストが大きくなること、また、適正なトレイ を各位置に装着するために追加の注意が必要となることを考慮しなければならな い。 気液下降流用のディストリビュータを考える際には、一般的に、全ガス流量及 び全液体流量によって各々特定される一組のケースが生ずるように、２以上の運 転モードが考慮される。流体流量は、一般的な温度及び圧力において適用可能な 熱力学を用いて、また、ガス密度、ガス粘度、液体密度、液体粘度、及び、液体 の表面張力の如き流体特性を用いて、プロセス条件において決定しなければなら ない。 容器の直径は、流体の分配以外の要件（例えば、使用可能なスペース）によっ て固定され、トレイの設計プロセスの最初に既知であると仮定する。この直径に 基づいて、降下パイプの概略の数をピッチ間隔を用いて決定する。カバー範囲を 最大にするためには、上記ピッチは、一般的に、実際的に可能な限り小さく選択 する。すなわち、降下パイプは、製造が許容する範囲内で、互いに接近して配置 する。一般的なピッチは、カバー範囲を最大化する重要性に応じて、０．３ｍ乃 至０．６ｍ（１フィート乃至２フィート）から数ｃｍ（数インチ）まで変化する 。許容可能なピッチは、一般的に、トレイのサポート梁及び他の内部部材の位置 によって制限される。降下パイプの数を知った後に、この時点においては総ての 降下パイプが同様であると考えて、１つの降下パイプ当たりの気体及び液体の流 量を計算する。 決定すべき次の寸法は、降下パイプの直径である。直径が大き過ぎると、分配 トレイのパイプの数を制限する。直径が小さ過ぎると、分配トレイの前後に過剰 な圧力降下が生ずる。一般的には、そのような限界値の間に直径があり、その範 囲は、数ｃｍ（数インチ）から１．３ｃｍ（約１／２インチ）よりも小さい値ま でである。便宜的なパイプの寸法を一回目の計算に関して選択し、その後そのよ うな直径を微調整することができる。同じトレイに対して複数の直径を用いるこ ともできる。 第１の列の降下パイプ、すなわち、総ての穴を有する降下パイプが、最大の液 体流量を有する設計ケースを用いて、最初に設計される。後に示す式は、２つの 位置すなわち高さに穴を有する降下パイプに関して提示されるものであるが、そ のような式は、３又はそれ以上の高さに穴を有するパイプに対して容易に拡張す ることができる。上述のように、ある位置における穴の全面積が計算され、この 全面積は、その高さにおいて当該降下パイプの壁部を通過するどのような数の穴 によっても実現することができる。従って、本明細書で用いる「穴」は、降下パ イプの特定の高さに設けられる１又はそれ以上の穴を意味する。 いずれかの単一の高さにおいて、液体の高さ対液体流量の関係式は、以下の通 りである。 ｈ＝Ｈ＋ｆ（Ａ，ρ_L）Ｑ_L ²＋ｇ（Ａ，ρ_L，ρ_G，Ｑ_G）Ｑ_L （ＩＶ） 上式において、 ｈは、トレイの頂面から上方の液体の高さであり、 Ｈは、トレイの頂面から上方の穴の中心の高さであり、 Ａは、ある高さにおける単数又は複数の穴の全面積であり、 Ｑ_L及びＱ_Gは、それぞれ、１つの降下パイプ当たりの液体体積流量及び気体体 積流量であり、 ｆ及びｇは、降下パイプの穴における圧力バランスによって容易に得られる関 数である。 関数ｆ及びｇを決定する物理的な制約は、２つの高さにおける液体及び気体の 間の圧力が等しいことであり、上記２つの高さは、液体の頂面、及び、各相が圧 力平衡に戻るパイプの内側の点である。 ２つの穴を有する降下パイプ３３の如き、２位置型のパイプを設計する際には 、式（ＩＶ）は、上方の穴に３９に関して一回書き直し、また、下方の穴４０に 関して一回書き直される。すなわち、Ｈの異なる値、並びに、恐らくＡの異なる 値を用いて、４つの未知数ｈ_TOP、Ｑ_{L TOP}、ｈ_BOTTOM、及び、Ｑ_{L BOTTOM}を含む ２つの式を作る。系を閉じるために必要な他の２つの式は以下の通りである。 ｈ_TOP ＝ ｈ_BOTTOM （Ｖ） Ｑ_{L TOP} ＋ Ｑ_{L BOTTOM} ＝ Ｑ_L （ＶＩ） 式（Ｖ）は、上方及び下方の穴を支配する液体の高さが同じであることを要求 しており、また、式（ＶＩ）は、上方及び下方の穴を通る液体流量の合計が降下 パイプ当たりの全液体流量に等しいことを要求している。第１の列のパイプの設 計は、トレイを通過する予想最大液体流量に関する、上方の穴３９及び下方の穴 ４０の面積（Ａ）及び高さ（Ｈ）の値を選択する工程と、式（ＩＶ）及び（ＶＩ ）を試行錯誤法で解いて、トレイ上の液体の高さ（ｈ）を決定する工程と、液体 の高さ（ｈ）が満足されるまで、すなわち、上方の穴よりも上方の所定レベルに 位置するまで、穴の面積（Ａ）及び高さ（Ｈ）を調節する工程とを含む。 第２の列の降下パイプ３４の穴は、２つの穴を有するパイプ３３と同じ液体の 高さ（ｈ）で、同じ液体量（Ｑ_L）を通過させるに必要な各々のパイプの穴４４ の面積（Ａ）に関して、式（ＩＶ）を解くことにより、その寸法が決定される。 この計算も、総ての降下パイプが液体を通過させると予測した時の、最も大きな 液体流量を有するケースに特定のものである。これも、試行錯誤法の計算であり 、 その理由は、面積（Ａ）は、式（ＩＶ）の２つの項において複雑であるように思 われるからである。 分配トレイに対する液体流量が最大であると予想されるケースに関する穴の寸 法決めの次に、液体流量が最小であると予想されるケースに関して、装置を評価 して、どの降下パイプを第２の列にし、従って、下方の穴を除去するかを決定す る。この評価は、式（ＩＶ）を第１の列のパイプに適用し、どのような降下パイ プ当たりの液体流量が、下方の穴よりも上方で且つ上方の穴よりも下方の好適な 液体の高さを生ずるかを決定する。その値は、降下パイプ当たりの実際の流量Ｑ_L よりも大きい何等かの値Ｑ_L’になる。実際値Ｑ_L対目標値Ｑ_L’の比は、第１の 列を構成しなければならないパイプの割合である。残りのパイプは、第２の列に 指定される。この工程は、通常、何回かの繰り返しを必要とするが、その理由は 、第２の列のパイプの割合は、グリッドの均一な間隔に対応するのが好ましいか らである。この工程の間に、穴の寸法の微調整を必要とすることが多い。また、 第２の列のパイプの一定の割合を都合の良いグリッドの間隔に対応させ、許容で きる液体レベルをチェックすることが好ましい場合がある。 各々の列の降下パイプの数を固定して、穴の寸法を知ると、一回目の設計が完 了する。一回目の設計に対して調節を行う必要があるが、その理由は、上述の計 算は、第１の列及び第２の列の降下パイプを通る気体流量が等しいという仮定に 基づいており、これは一般的には正確ではないからである。気体流の分割すなわ ち分配は、第２の列の降下パイプの前後の圧力降下に対する第１の列の降下パイ プの前後の圧力降下によって決定される。両方の列の降下パイプが液体を通過さ せている時には、各々の列を構成するパイプの前後の圧力降下は、同一ではない が似通っている。その理由は、２つのタイプのパイプの液体ジェット（液体の噴 流）の数が異なるので、剪断の程度が幾分異なるからである。第１の列の降下パ イプだけが液体を通過させている時には、気体流は、第２の列のパイプを好む。 その理由は、第２の列のパイプの有効な流動面積は、その中に液体が存在しない ので、大きいからである。以下に述べる圧力降下式（ＶＩＩ）が、ガス流を分析 する。 Δｐ ＝ Φ（Ａ_p，Ｑ_G，ρ_G，μ_G） ＋ψ（Ａ_P，Ｑ_G，Ｑ_L，ρ_G，ρ_L，μ_G，μ_L，σ_L） （ＶＩＩ） 上式において、 Δ_pは、降下パイプの全長の前後の圧力降下であり、 Ａ_Pは、降下パイプの流動断面積であり、 Ｑ_L及びＱ_Gは、それぞれ、降下パイプ当たりの液体及び気体の体積流量であり 、 ρ_L及びρ_Gは、それぞれ、液体及び気体の密度であり、 μ_L及びμ_Gは、それぞれ、気体及び液体の粘度であり、 σ_Lは、液体の表面張力であり、 Φは、上縁部と最上方の穴との間の降下パイプの長さにおける圧力損失であり 、 ψは、降下パイプの最上方の穴と下縁部との間の降下パイプの二相部分におけ る圧力損失である。 式ＶＩＩにおいて、Φは、上縁部と上方の穴との間の降下パイプの長さにおけ る圧力損失を示す関数であって、上縁部のノッチの数及びタイプに特定のもので ある。関数ψは、降下パイプの上方の穴と底端部との間の二相部分における圧力 損失を表す関数であって、穴のパイプ外周の数、高さ、及び、相対的な位置に特 定のものである。各々のタイプの降下パイプに対するガス流すなわち気体流は、 第１の列の降下パイプに関して一回、及び、第２の列の降下パイプに関して一回 、式（ＶＩＩ）を書き換えることにより、与えられた設計ケースに対して決定さ れる。最大流量のケースに関しては、Ｑ_Lの値は、各列のパイプに関して実質的 に等しいが、他の設計ケースに閏しては、特に、流量が少ないケースに関しては 、Ｑ_Lの値は、大きく異なる。使用すべきＱ_Gの値は、液体の高さに関して式（Ｉ Ｖ）で使用したものであって、最初の計算の間には、第１及び第２の列に関して 等しい。式（ＶＩＩ）を用いて、第１の列及び第２の列の降下パイプの前後の圧 力降下が計算される。圧力降下が等しいと、設計が一致して完全である。 しかしながら、一回目の計算の後に、圧力降下が等しくならないことがある。 その理由は、ガス流量すなわち気体流量は、第２の列の降下パイプが不作動であ る流量が少ないケースの場合でも、等しいと仮定したからである。従って、外部 繰り返しループを実行して、第１の列の降下パイプに対するガス流量を推測しな ければならず、第２の列の降下パイプに対するガス流量は、上記推測した第１の 列のガス流量と全ガス流量との差として得られ、上述の総ての計算は、ガスの分 割すなわち分配の程度が、総ての設計ケースに関して、液体の高さ及び圧力降下 の式が調和するまで、繰り返される。この手順は、手計算では実際的ではなく、 ディジタルコンピュータによって行うのが好ましい。そのような式を解くための 適宜な数値計算技術は、ニュートンラフソン法（Newton-Raphson method）であ る。式（Ｉ）乃至（ＶＩＩ）は、無次元であることに注意する必要がある。すな わち、どのような−致した組の単位でも用いることができる。 上記設計手順は、降下パイプの直径及び位置、穴の寸法及び高さ、並びに、上 述の他の要素が、総ての設計ケースに関して穴の下方位置よりも上の液体の高さ 、及び、可能な限り多くの設計ケースにおける穴の上方位置よりも上の液体の高 さを与えた時に、成功裏に完了する。本発明の最大の利益を実現するための基本 的な要件は、第１の列の下方の穴が、総てのケースにおいて浸漬すべきこと、及 び、第２の列のパイプが不作動の場合に、第１の列の降下パイプが最大のカバー 範囲をもたらすように配列されるべきことである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ウォルフェンバーガー，ジュリアン・アレ ックス アメリカ合衆国ペンシルバニア州19348, ケネット・スクエア，イースト・ドー・ラ ン・ロード 153

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． 気体及び液体を固形物の固定層の表面を通して下方に導くための二相分 配装置であって、 分配トレイと、 端部が開口されていて前記トレイを貫通する複数の垂直な降下パイプと、 前記トレイのレベルの上方で垂直方向に隔置された複数の穴の高さを有する、 第１の列の降下パイプと、 前記トレイのレベルから上方で前記第１の列の穴の高さの中の少なくとも１つ の穴の高さと実質的に同じ高さにある穴の高さを有すると共に、前記第１の列の 最下方の穴の高さに相当する穴の高さを全く有していない、第２の列の降下パイ プとを備え、 これにより、与えられた液体の高さにおいて前記分配トレイを通る液体流量は 、前記液体の高さが前記第２の列の最下方の穴の高さの下方まで下がった時に減 少し、従って、前記第１の列の最下方の穴の高さの上方の液体レベルを最大にす ることを特徴とする二相分配装置。 ２． 請求項１の二相分配装置において、前記第１及び第２の列の降下パイプ は、前記液体の高さが前記第２の列の最下方の穴の高さよりも上方にある時に得 られるように、前記トレイ上の液体の高さが前記第２の列の最下方の穴の高さよ りも下方に下がった時に、前記固形物の固定層の表面の液体カバー範囲に少なく とも実質的に等しい液体カバー範囲を与えるように、寸法決めされ且つ前記トレ イ上に配列されることを特徴とする二相分配装置。 ３． 請求項１の二相分配装置において、前記第１及び第２の列の降下パイプ は、前記液体の高さが前記第２の列の最下方の穴の高さよりも上方にある時に得 られるように、前記トレイ上の液体の高さが前記第２の列の最下方の穴の高さよ りも下方に下がった時に、前記トレイの液体の高さの変動に起因して、少なくと も実質的に等しい液体の分配の非感受性を与えるように、寸法決めされ且つ前記 トレイ上に配列されることを特徴とする二相分配装置。 ４． 請求項１の二相分配装置において、前記第１の列の降下パイプは、垂直 方向に隔置された２つの穴の高さを有しており、また、前記第２の列の降下パイ プは、前記第１の列の降下パイプの最上方の穴の高さと同じ中心線の高さに位置 する１つの穴の高さを有していることを特徴とする二相分配装置。 ５． 請求項４の二相分配装置において、各々の降下パイプには、前記第１の 列の前記垂直方向に隔置された各々の高さ、及び、前記第２の列の前記１つの高 さに、単一の穴が設けられることを特徴とする二相分配装置。 ６． 請求項５の二相分配装置において、前記第１の列の各々の降下パイプの 最下方の穴は、上方から見たときに、最上方の穴から、１０°から１７０°、あ るいは、１９０°から３５０°だけ円周方向にずれていることを特徴とする二相 分配装置。 ７． 請求項１の二相分配装置において、前記第１の列の降下パイプは、垂直 方向に隔置された少なくとも３つの穴の高さを有することを特徴とする二相分配 装置。 ８． 請求項７の二相分配装置において、前記第１の列の降下パイプは、垂直 方向に隔置された少なくとも３つの穴の高さを有しており、前記第２の列の降下 パイプは、前記第１の列の最上方の穴の高さと同じ中心線の高さに位置する１つ の穴の高さを有していることを特徴とする二相分配装置。 ９． 請求項７の二相分配装置において、前記第１の列の降下パイプは、垂直 方向に隔置された３つの穴の高さを有しており、前記第２の列の降下パイプは、 前記第１の列の降下パイプの最上方の２つの穴の高さとそれぞれ同じ中心線の高 さに位置する２つの穴の高さを有していることを特徴とする二相分配装置。 １０． 請求項１の二相分配装置において、前記第１の列及び第２の列の降下パ イプの穴は、液体の高さが前記第２の列の降下パイプの最上方の穴の高さよりも 上方にある時に、前記分配トレイ上の総ての降下パイプを通る液体の流れが実質 的に等しくなるように、寸法決めされることを特徴とする二相分配装置。 １１． 請求項１の二相分配装置において、前記第１及び第２の列の降下パイプ の穴は、下の液体の高さの式に従って寸法決めされ、 ｈ＝Ｈ＋ｆ（Ａ，ρ_L）Ｑ_L ²＋ｇ（Ａ，ρ_L，ρ_G，Ｑ_G）Ｑ_L 上式において、 ｈは、トレイの頂面から上方の液体の高さであり、 Ｈは、トレイの頂面から上方の穴の中心の高さであり、 Ａは、ある高さにおける単数又は複数の穴の全面積であり、 Ｑ_L及びＱ_Gは、それぞれ、１つの降下パイプ当たりの液体体積流量及び気体体 積流量であり、 ｆ及びｇは、降下パイプの穴における圧力バランスによって容易に得られる関 数であり、 上式は、各々の穴を支配する液体の高さ（ｈ）が等しくなるように、また、総 ての穴を通る液体流量の総和が前記トレイを通る全液体流量に等しくなるように 、前記第１の列の降下パイプに関して一回、また、前記第２の列の降下パイプに 関して一回書き換えられることを特徴とする二相分配装置。 １２． 請求項１１の二相分配装置において、前記第１の列の降下パイプの数は 、前記液体の高さの式を前記第１の列の１つの降下パイプに適用して、最下方の 穴の高さの上方へ許容可能に隔置された液体レベルに関係するパイプ当たりの液 体流量を計算し、計算した値に対するパイプ当たりの実際の液体流量の比を採用 し、その結果を前記第１の列に割り当てられる降下パイプの割合として指定する ことを特徴とするによって、決定されることを特徴とする二相分配装置。 １３． 請求項１の二相分配装置において、前記第１の列の降下パイプの数は、 全降下パイプの５０％から８６％であることを特徴とする二相分配装置。 １４． 請求項１の二相分配装置において、前記第１の列は、全降下パイプの５ ０％を含み、前記第１及び第２の列の降下パイプは、チェス盤の黒及び白の碁盤 目に相当する位置で方形の格子上に設けられることを特徴とする二相分配装置。 １５． 請求項１の二相分配装置において、前記第１の列の降下パイプは、全降 下パイプの７５％を含んでいて、チェス盤の白の碁盤目及びこれと交互に設けら れる黒の碁盤目に相当する位置で方形状の格子上に設けられており、前記第２の 列の降下パイプは、全降下パイプの２５％を含んでいて、前記チェス盤の残りの 黒の碁盤目に相当する位置で前記方形状の格子上に設けられていることを特徴と する二相分配装置。 １６． 請求項１１の二相分配装置において、前記第１の列及び第２の列の降下 パイプの間の気体流の分割が、前記液体の高さの式、及び、下の圧力降下の式す なわち、 Δｐ ＝ Φ（Ａ_P，Ｑ_G，ρ_G，μ_G） ＋Ψ（Ａp，Ｑ_G，Ｑ_L，ρ_G，ρ_L，μ_G，μ_L，σ_L） を同時に解くことによって決定され、 上式において、 Δ_pは、降下パイプの全長の前後の圧力降下であり、 Ａ_Pは、降下パイプの流動断面積であり、 Ｑ_L及びＱ_Gは、それぞれ、降下パイプ当たりの液体及び気体の体積流量であり 、 ρ_L及びρ_Gは、それぞれ、液体及び気体の密度であり、 μ,及びμ_Gは、それぞれ、気体及び液体の粘度であり、 σ_Lは、液体の表面張力であり、 Φは、上縁部と最上方の穴との間の降下パイプの長さにおける圧力損失であり 、 Ψは、降下パイプの最上方の穴と下縁部との間の降下パイプの二相部分におけ る圧力損失であることを特徴とする二相分配装置。 １７． 請求項１の二相分配装置において、前記降下パイプの穴は、円形状又は 楕円形状であることを特徴とする二相分配装置。 １８． 請求項１の二相分配装置において、前記降下パイプは、１０°乃至４０ °の円錐の角度を形成する気体の中に分散された液滴から成る、少なくとも実質 的に均一な円錐形のスプレーを有する出口の流動パターンをもたらすように、寸 法決めされることを特徴とする二相分配装置。 １９． 請求項２０の二相分配装置において、前記降下パイプは、前記トレイ上 の液体レベルが前記第２の列の降下パイプの最下方の穴の高さよりも下方に下が った時に、前記固形物の固定層の表面において少なくとも部分的に重なり合う円 錐形のスプレーをもたらすように、寸法決めされ且つ隔置されることを特徴とす る二相分配装置。 ２０． 下降流型の液体処理反応器であって、少なくとも１つの触媒の固定層と 、水素含有ガスと混合され且つ予熱されたオイル流を当該反応器の上方部分に供 給して、気体及び液体の混合物を形成する手段と、請求項１乃至１９のいずれか の二相分配装置とを備えることを特徴とする下降流型の液体処理反応器。