(57)【要約】本発明は、少なくとも１種の気相および少なくとも１種の液相を混合および分配する装置を含む封入、カラムおよび反応器に関する。前記装置は、内張床または固体の可能な触媒粒子から作製される床からなり得る反応または気体／液体の接触帯域の上流に配置される。本発明の封入を用いる方法およびその製造方法も開示される。
2007514514.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの充填物または可能性としての触媒粒子の床（３）と、液相を導入する手段（４）と、気相を導入する手段（５）と、液体および気相を上昇並流として流通させる手段と、少なくとも１つの分配システムまたは分配器プレート（１，９）とを含む封入スペースまたは反応器（２）であって、
該少なくとも１つの分配システムまたは分配器プレート（１，９）は、
・封入スペースの断面全体を占める平面プレート（２０）と、
・各両端部が開であり、平面プレート（２０）に接続され、かつ、該プレートの上流および下流間の流体の流通を可能にするように平面プレート（２０）を貫通している中空管（２１）と、
・各管（２１）の側壁上に配される少なくとも１つのオリフィス（２２）と
を含み、
該液相を導入する手段（４）は、封入スペース（２）内の分配器プレート（１，９）から上流に配置され、
該気相を導入する手段（５）は、封入スペース（２）内の平面プレート（２０）の下方に、操作中に、プレート（２０）の下の気体保持スペース（２４）を形成すること、および、各管（２１）側壁上に存在する少なくとも１つの該オリフィス（２２）の下方、気相を導入する手段（５）の上端の下方、および該管（２１）の下端の上方に位置する液体／気体の界面（１８）を形成することを可能にする高さに配置される、封入スペースまたは反応器（２）。
【請求項２】
第１の触媒床から上流に位置する分配システム（１）を含む、請求項１に記載の封入スペースまたは反応器。
【請求項３】
分配システム（１）から上流に配置された、封入スペースの断面にわたり液体流を分配する手段（１９）を含む、請求項２に記載の封入スペースまたは反応器。
【請求項４】
２つの連続する触媒床間に配置された分配システム（９）をさらに含む、請求項１〜３のいずれか１つに記載の封入スペースまたは反応器。
【請求項５】
分配システム（９）から上流に位置し、第１の床から来る残留気体を分離する手段をさらに含む、請求項４に記載の封入スペースまたは反応器。
【請求項６】
前記分離手段は、封入スペースの断面の一部を占めるプレート（２９）と、該プレート（２９）の周辺に取り付けられた多孔の環状壁（３０）とを含み、該壁（３０）は、封入スペース内で、管（２１）が位置する中央スペース（３１）と管がない周辺スペース（３２）とを画定する、請求項５に記載の封入スペースまたは反応器。
【請求項７】
気相を導入する手段は、少なくとも１つのＬ字型管（２３）および／または少なくとも１つの多孔水平管（２６）を含む、請求項１〜６にいずれか１つに記載の封入スペースまたは反応器。
【請求項８】
分配器プレートにおける管の密集度は、約５０〜約１５００管／ｍ２である、請求項１〜７のいずれか１つに記載の封入スペースまたは反応器。
【請求項９】
管（２１）の直径は、約１０〜約２００ｍｍである、請求項１〜８のいずれか１つに記載の封入スペースまたは反応器。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか１つに記載の封入スペースまたは反応器内で液相および気相を混合および分配する方法であって、
以下の工程：
ａ）分配器プレートから上流の封入スペースに液相が導入され、該分配器プレートは、封入スペースの横断面全体を占める平面プレートと、中空であり、かつ、各両端部が開であり、平面プレートに接続され、かつ、該プレートの上流および下流間の流体の流通を可能にするように平面プレートを貫通している管と、各管上に配置される少なくとも１つのオリフィスとからなる；
ｂ）封入スペースの分配器プレートの高さに気相が導入される；
ｃ）気相が導入される気体保持スペースをプレートの下に確立し、かつ、少なくとも１つの前記オリフィスの下方かつ該管の下端の上方に液体／気体の界面が配されるように気体および／液体の処理量が調節される；
ｄ）工程ｃ）から来る気体／液体の混合物が、粒子、可能性としての触媒の床または充填床に導入される；
が行われる、方法。
【請求項１１】
気相の処理量が５×１０−４〜１０ｋｇ／ｍ２・ｓであり、液相の処理量が０〜１００ｋｇ／ｍ２・ｓである、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
請求項１〜９のいずれか１つに記載の封入スペースを製造する方法であって、
管上に存在するオリフィスの数および／または管上に存在するオリフィスの配列および／または管上に存在するオリフィスの大きさおよび／または管の直径および／または管の長さが、前記封入スペースの操作中の気相および液相の処理量の最小および最大値に応じて調節される、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくとも１つの気相および少なくとも１つの液相を混合および分配する装置を含み、該装置は、反応帯域または気／液接触帯域の上流に配置され、充填床（packing bed）、固体（可能性としては触媒）の粒子の床を含み得る、封入スペース、カラムまたは反応器に関する。本発明はまた、このような封入スペースを提供する方法およびこのような封入スペースを生じさせる方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
封入スペースの断面全体にわたり気相および液相のほぼ均一な分配を得ることを目的とする、分配器プレート（distributor plate）と呼ばれることがある、最も頻繁には円筒形状の多くの装置が知られている。このような装置の適用は多い。例えば、これらの分配器プレートは、流体の流通方向において、反応帯域または触媒が最も頻繁には固体粒子の形態（ボール状、押出状、種々の形状の粒状．．．）にある触媒帯域の上流に配置されるか、固定床内または沸騰床内に配置され得る。例えば、気体および液体の流れを上昇させつつ機能する水素化または水素化処理における、重質粗油の残渣または流動床中のカーボン（コークス）の転化反応器での、液体中の気体による沸騰を固相（カーボンまたは触媒の懸濁状）が維持し続ける３相状態でのこのような装置の適用が挙げられ得る。
【０００３】
他の適用によると、気体／液体の分配器プレートは、例えば、塩基性の液体により酸性の気体を洗浄する帯域に構築された充填床から上流に配置され得る。
【０００４】
また、これらの装置のうちのいくつかは、気相および液相が粒子床または充填床に入る前に封入スペースの断面全体にわたって気体および液体の相のほぼ均一な混合を供給する
より詳細には、特許文献１には、液体および気体の混合物によって供給された反応器内の上昇流による分配システムが提案されている。このシステムは、反応器の全断面の全部または一部を占め、かつ、気体および液体が互いに分離されることになる容積の範囲を画定するプレートからなる。その後、気体は、プレートの断面上に開けられたオリフィスを通って流れる。液体自体は、別に、プレートを貫通し、液体／気体の界面の下方に延びる管を通って、または、プレートによってカバーされていない反応器の断面の部分を通って流れる。本システムには、定常的に、液体／気体の流れが供給される。このため、気体は、気体の泡または小袋の形態で分配器プレートから上流に位置する分離帯域に達する。したがって、気体の放出は、流れに脈動を誘発し、気体分配の局所的な不均衡を引き起こし得る大きな混乱状態を生じさせることになる。さらに、このシステムは、気体／液体の接触を最適化することを可能にしない。液体は、気体と別に流通し、結果として、気体／液体の接触を促進することなしに反応器を通過し得るからである。
【０００５】
特許文献２には、炭化水素の水素化処理のための反応器内に配置され、予め混合された２種の流体の単一の導入点を通じた気体および液体の並流の上昇流で供給される分配器が記載されている。このシステムは、反応器の断面全体をカバーするプレートからなっており、該プレートは、多孔であり、かつ、反応器の底部の方に延びる一連の管に接続され、該管は、該プレートの上流と下流との間で流体の移動を提供する。このプレートは、気体が液体から放出される上流帯域を生じさせる。その後、放出された気体は、気体／液体の分離界面の上方の管上に位置するオリフィスを通って流れる。気体／液体の混合物および放出帯域に存在する気体は、管を通って流れる。このため、このシステムは、最終的には、反応器の全部分にわたって気体／液体の混合物を、分配器プレートから触媒床への入口への下流で注入することを可能にする。しかしながら、このような構成は、避けることのできない気体の放出のため、必然的に、気体／液体の分配器から上流に界面の位置変動を生じさせる。気体は、反応器においてほぼ垂直な方向に流れ、ほぼ同一の軌跡を有する泡が合体し、放出されることになる気体の小袋を迅速に生じさせ、これが、気体／液体の分離界面において大きな位置変動を引き起こす。これらの混乱状態は、気体の流れに脈動を引き起こすことになり、一部の気体状の穴を液体に突入させることによって径方向の気体の分配を不安定にし得る。
【０００６】
特許文献３には、特許文献２に記載されたものと同一の原理に基づく分配システムが提供されている。急冷システムが分配器管から上流、したがって、気体／液体の界面の下方に配置されており、これは、分配器が２つの連続する反応帯域の間で用いられる間に冷却気体を反応器に導入するために加えられている。さらに、このシステムは、冷却気体が急冷気体として用いられる場合には反応器による水素の処理量を不安定にすることを可能にし得る。ここで再度、注入される気体は、泡の合体のため、気体／液体の流れの分配の局所的な劣化を引き起こし得る変動に至る。
【特許文献１】米国特許第６１２３３２３号明細書
【特許文献２】米国特許第５９５８２２０号明細書
【特許文献３】国際公開第００／６１７０６号パンフレット
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、少なくとも１つの充填床または粒子（可能性としては触媒の）床と、液相を導入する手段と、気相を導入する手段と、上昇並流によって液相および気相を流通させる手段と、少なくとも１つの分配システムまたは分配器プレートを含む封入スペースまたは反応器であって、該分配システムまたは分配器プレートは、
・封入スペースの断面全体を占める平面プレートと、
・両端が開になっており、平面プレートに接続され、該プレートの上流および下流の間の流体の流通を可能にするように平面プレートを貫通している、中空管と、
・各管の側壁上に配置される少なくとも１つのオリフィスと
を含み、
該液相を導入する手段は、封入スペース内の分配器プレートから上流に配置され、該気相を導入する手段は、封入スペース内の平面プレートの下方に、操作中にプレート下に気体保持スペースを形成することを可能にする高さに配置され、並びに、液体／気体の界面は、各管の側壁上に配される少なくとも１つの前記オリフィスの下方、気相を導入する手段の上端の下方、および前記管の下端の上方に位置する、ものに関する。
【０００８】
好ましくは、１または複数のオリフィスは、管の側壁上に、同一の高さに配される、すなわち、管のそれぞれは、同一かつ所定の高さに配されたオリフィスの構造に貫通させられ、一連のオリフィスによる長さ方向に各管が貫通させられ得ることが理解される。
【０００９】
例えば、前記封入スペースまたは前記反応器は、第１の触媒床から上流に配置された分配システムを含む。
【００１０】
この場合に、有利には、前記封入スペースまたは前記反応器は、分配システムから上流に配置され、かつ封入スペースの断面全体にわたって液体の流れを広げる手段を含む。
【００１１】
前記封入スペースまたは前記反応器は、２つの連続する触媒床間に配置された分配システムをさらに含み得る。
【００１２】
その場合、好ましくは、前記封入スペースまたは前記反応器は、分配システムから上流に配置され、かつ第１の床から来る残留気体を分離する手段をさらに含み得る。
【００１３】
前記分離手段は、例えば、封入スペースの断面の一部を占めるプレートと、該プレートの周辺に取り付けられた環状の多孔壁とを含み、該壁は、封入スペース内で、管が配された中央のスペースと管がない周辺スペースとを画定する。
【００１４】
本発明の可能な実施形態によると、気相を導入する手段は、少なくとも１つのＬ型管および／または少なくとも１つの水平の多孔管を含む。
【００１５】
一般に、分配器プレートにおける管の密集度は、約５０〜約１５００管／ｍ２である。
【００１６】
管の直径は、最も頻繁には、約１０〜約２００ｍｍである。
【００１７】
本発明はまた、下記工程が実施される封入スペースまたは反応器内で液相と気相とを混合および分配する方法に関する：
ａ）分配器プレートから上流の封入スペースに液相が導入され、該分配器プレートは、封入スペースの断面全体を占める平面プレートと、中空でありかつ両端が開になっており、平面プレートに接続され、かつ、平面プレートの上流および下流の間の流体の流通を可能にするように平面プレートを貫通している管と、各管上に配される少なくとも１つのオリフィスとを含む；
ｂ）分配器プレートの高さで封入スペースに気相が導入される；
ｃ）プレートの下に気相が導入される気体保持スペースを確立し、並びに、液体／気体の界面が、少なくとも１つの該オリフィスの下方かつ該管の下端の上方に配されるように、気体および／または液体の処理量が調整される、
ｄ）工程ｃ）から来る気体／液体の混合物が、粒子、可能性としては触媒の床または充填床に導入される。
【００１８】
有利には、気相の処理量は５×１０−４〜１０ｋｇ／ｍ２・ｓであり、液相の処理量は０〜１００ｋｇ／ｍ２・ｓである。
【００１９】
最後に、本発明は、管上に存在するオリフィスの数および／または管上に存在するオリフィスの配列および／または管上に存在するオリフィスの大きさおよび／または管の直径および／または管の長さが、前記封入スペースの操作中の気相および液相の処理量の最小および最大値に応じて調整される上記のような封入スペースを製造する方法に関する。
【００２０】
例えば、当業者は、公知の原理にしたがって、気体の保持スペースの値および結論として液体／気体の界面の位置を調節するように上記構造的特徴の少なくとも１つを適合させることになる。
【００２１】
本発明は、注目すべきことに、粒子の床または充填床への入口において、気体および液体の密な混合物、すなわち、非常に小さい直径の泡の形態で気相が分散した連続的な液相からなる環境を得ることを可能にする。
【００２２】
本発明は、さらに、床への入口においてカラムの断面全体にわたる液体／気体の混合物の均一な分配を可能にする。
【００２３】
さらに、本発明は、分配器プレートから上流の液体／気体の界面の変動および固有の平面度（flatness）の効率的な制御によって、上記に説明されたような従来技術の問題を解決することを可能にする。
【００２４】
最後に、提案されたシステムは、適応性を高めること、すなわち、広範囲の気体または液体の処理量にわたる操作を可能にする。実際に、気体／液体の界面がオリフィスの近くに位置する場合であってさえ、管に沿ういくつかのオリフィスの分配は、均一な操作を保持しながら、５×１０−４〜１０ｋｇ／ｍ２・ｓの液体の消費量の範囲で、気体の消費量を１から３に、あるいは１から５でさえ変動させることを可能にする。ガスの消費量（former）は、実際上、全く変動しないからである。同様に、管の直径は、液体流が分配器プレートを通過する時の液体流の仕込み原料の損失を低くするような大きさとされるので、本システムは、気体保持のレベルにおいて重大な変動を引き起こすことなく、最も多い頻繁には０〜１００ｋｇ／ｍ２・ｓ（０を除外する）、好ましくは０〜２５ｋｇ／ｍ２・ｓ（０を除外する）の液体処理量のために非常に広範囲の操作を可能にする。
【００２５】
本発明の理解を容易にするため、図１〜３は、封入スペースまたはカラム内の固定された触媒床から上流に置かれた、上昇する並流液体／気体流により操作する本発明による混合および分配のための装置の無制限の実施形態を示す。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
本発明によるシステムは、上昇流体流により作動する反応器内の気体および液体の流れを分配および混合することを可能にする。反応は、気体／液体混合物または触媒反応を含む場合には気体／液体／固体混合物の存在およびそれを接触する状態に置くことを必要とし得る。後者の場合、触媒は、反応器内に不動に維持されるか、気体／液体流によりバブリングしながら維持され得る。図１を参照すると、分配システム（１）は、反応帯域から上流の反応器（２）への入口および／または２つの反応帯域（３）の間に設置され得る。
【００２７】
分配システム（１）が反応器の底部に位置する場合、分配システムには、ライン（４）によって液体状の仕込み原料およびライン（５）によって気体状の仕込み原料が別々に供給される。ライン（４）において流通する液体は、ある程度の未処理の液体の仕込み原料であるか、または未処理の液体仕込み原料およびライン（６）による再循環後に再注入された部分的に処理された生成物の混合物であり得る。同様に、気体の仕込み原料は、純粋な水素を含む混合物を含むか、または純粋な水素並びに反応器の頂部で回収されライン（７）および（５）によって反応器の入口に再注入される残留水素および揮発炭化水素を含む混合物を含み得る。全ての場合において、本分配システムにおいて気体流の注入は液体流の注入から完全に分離される。分配システム（９）が２つの反応帯域の間に位置する場合、分配システム（９）には、第１の反応帯域から来る、場合によっては、後に説明されることになる残留気体の分離後の液体流と、分離した気体の仕込み原料の注入とが、分けて供給される。ライン（８）によって注入される気体の仕込み原料は、純粋な水素を含む混合物であるか、または純粋な水素並びに反応器の頂部にて回収されライン（７）、（５）、次いで（８）によって反応器の中間の高さに再注入される残留水素および揮発炭化水素を含む混合物であり得る。
【００２８】
図２は、反応器の入口における、かつ、第１の反応帯域から上流の分配プレート（または分配器）の実施形態を図示する。分配器は、反応器の断面全体を占める平面プレート（２０）からなる。このプレートは、これを貫通する垂直管（２１）に接続され、これにより、気体状および液体状の流体が分配プレートを通過することが可能になっている。このため、分配システムは、反応器断面全体を占めるプレートを貫通する一連の垂直管を含む。これらの管は、あらゆる形状であり得る（円形、長円形または任意の他の形状）１以上のオリフィス（２２）の形態の通過用の側面断面を有する。各管（２１）毎のオリフィス（２２）の数、配列および大きさは、注目すべきことに、当業者に知られたあらゆる技術にしたがって、気体の消費量の最小および最大の作動値に応じて選択され、この結果、気体の消費量の作動範囲がどうであれ、気体がオリフィス（２２）を通過する場合に気体が受ける圧力の損失によって、プレート（２０）の下に気体保持スペース（２４）が形成され、液体／気体の界面（１８）が、少なくとも１つのオリフィス（２２）の下方、最も低い高さのオリフィス（２２）の下方にさえ配される。無制限の方法で、オリフィスまたは側面通過断面は、下記の説明において議論されることになるが、前記断面はシャフト上に位置する全てのオリフィスによって発生させられた気体の全体的な通過表面に相当することが理解される。プレートが取り付けられる点での気体の漏れを避けるために、有利には、プレート（２１）と反応器の側壁との間に配置され、中空管（２１）の下端を超えて延びる円環壁（３３）が、前記プレート（２０）に気密に溶接され得る。このようにして壁（３３）は管（２１）が位置する反応器の中央帯域を画定し、気体漏れのおそれに起因する保持帯域（２４）の脱圧力のおそれを回避する。
【００２９】
反応器の入口に分配器が配される場合、分配器には、液相および気相が別々に、それぞれライン（５）および（４）によって供給される（図１）。液相は反応器の底部に注入される。有利には、かつ、注目すべきことに、高処理量の液体がライン（４）によって導入される場合に、スクリーン（１９）（図２）が、液体の仕込み原料の導入点から下流に配置され、その結果、液体流は、分配器の入口において反応器の断面全体にわたって均一に広げられる。当然、本発明の範囲を超えることなく液体流を広げるための任意の他の等価な手段が分配器から上流に配置されることが可能であろう。
【００３０】
気相は、気体放出のための断面が液体／気体の界面（１８）の上方、好ましくは、垂直管の通過のための側部断面において上部のオリフィスの上方に配された１以上の管の助けを得て反応器の側壁を通じて注入される。これらの管は、例えば、図２に示されるようなＬ字型管（２３）の形態または最も大きい断面にわたって気体処理量を分配するように、図３に示されるような多孔水平管（２６）の形態で存在し得る。壁（３３）が設置される場合、管（２３）は、壁（３３）によって画定され、通過管（２１）を含む中央のスペースに出る。次いで、気体は、各垂直管（２１）上に位置するオリフィス（２２）を通って流れ、垂直管（２１）の内側で上昇液体流と混ざる。本発明によると、液体／気体の界面（１８）は、常時、少なくとも１つのオリフィス（２２）の下方に位置し、常時、最も低い高さの管の上方に位置する。気体および液体の注入が分かれているので、米国特許第５９５８２２０号（特許文献２）に記載された装置とは異なり、気体／液体の界面において気体の泡の放出がない。このため、有利には、この界面（１８）は、ほぼ平面かつ水平に維持され、これは、気体の泡または小袋（pocket）の放出に起因する界面（１８）の位置変動を回避しながら全管毎に液体流および気体流のほぼ均一な供給を促進する。各管（２１）は、さらに、気体／液体混合器としての役割を果たす。管の内側で液体流全体が気体流全体と混ざるからである。有利には、管における液体および気体の通路用の各断面毎のオリフィス（２２）の大きさにより、２つの流体のそれぞれの速さを制御し、気体／液体の接触表面積を増加させるように液体による気体噴出の剪断を最適化することが可能である。また、管（２１）の内側の気体／液体の接触面積を増大させるために、（構造化された充填物、金属製発泡体タイプの）内部部材が挿入され得る。最後に、この発明のシステムにより、気体および液体の流れの混合および反応器の断面全体にわたるそれらの均一な分配を同時に行うことが可能である。
【００３１】
混合物の均一な分配には、管を最小の密集度にすることを必要とする。管の数は、概して、約５０〜約１５００管／ｍ２、好ましくは約１００〜約１０００管／ｍ２である。管の密集度は、概して、気体／液体混合物の注入密度に応じて選択される。液体は、垂直管をその軸の方向に通過する。これらの垂直管は、気体を通過させることを目的として側壁上に１以上の開口部またはオリフィス（２２）を有する。これらの側壁の開口部は、好ましくは、円形状または長円形状のオリフィスまたは長方形のスリットであり得る。上記のように、概して、各通過断面の全表面積は、気体が受ける圧力の損失によってこれらのオリフィスから上流に気体保持帯域（２４）が形成されるように計算されることになる。このようにして、気体／液体の界面（１８）が少なくとも１つのオリフィス（２２）の下方に確立され、該オリフィスと通じた液体の通過を回避することになる。管の直径およびオリフィスの寸法は、液体および気体の処理量の所望の範囲のために、気体／液体の界面が側面通過の断面の下の高さの下方、かつ垂直管の入口の上方に位置するように計算されることになる。垂直管の直径は、最も頻繁には、分配器を通過する時の液体の仕込み原料の損失が最小になるように計算される。この直径は、一般的には約１０〜約２００ｍｍ、好ましくは約２０〜約１００ｍｍである。オリフィスの直径またはスリットの幅は、概して、管の直径の７５％未満であろう。この気体保持の高さは、一般的には約１０〜約１０００ｍｍ、好ましくは約５０〜約５００ｍｍである。管（２１）の全体の高さ（２５）は、気体保持容積のための最大の高さおよびプレート２０と通過の側面断面のオリフィス上部との間にある高さの合計より、頻繁には少なくとも８０ｍｍ、さらには１００ｍｍより大きい。この高さの範囲は、概して、分配されるべき最小の気体処理量と最大の気体処理量と間に少なくとも３の比を有することを可能にする。このようにして、液体／気体の界面（１８）は、垂直管（２１）の下端の高さの上方にそれ自体を確立し、このために、液体／気体の界面（１８）には、液体が下部部分に限定的に供給される。垂直管での気体および液体の流体の分離した注入により、管への液体および気体の均一な供給を制御することができる。このようにして、気体／液体の界面は、気体の泡の合体物の放出によって混乱せず、ほぼ水平にとどまる。このため、全オリフィス（２２）には、気体のみが恒常的に供給され、全管（２１）には、恒常的に、液体のみが供給される。気体は、スリットまたはオリフィス（２２）を通過し、液体と密に、すなわち、液体流中に均一に分散された微細な小滴状の形態で混ざる。気体の注入速度は、概して約１０ｃｍ／ｓ〜約２００ｍ／ｓ、好ましくは約１ｍ／ｓ〜約１００ｍ／ｓであろう。気体噴出速度の増加により、泡の破砕およびその結果として気体／液体の接触が促進される。気体／液体の接触をさらに増大させるために、内部部材が、垂直管（２１）に挿入され得る。これらの内部部材は、構造化された充填物または金属製の発泡体であり得る。次いで、各管は静止混合器の役割を果たす。このため、分配システムは、気体および液体の流れの混合および分配を同時に行うことを可能にする。実際に、液体流全体は、気体流全体と接触した状態となり、その後に、分配器プレートから下流の反応帯域を通過する。
【００３２】
図３は、２つの連続する反応帯域間に分配器プレートが配置された時の分配器プレートの実施形態の例を与える。分配器は、反応器の断面全体を占める平面プレート（２０）からなる。このプレートは、これを突き通す、液体／気体の混合物の通過が意図された垂直管（２１）を有する。液体は、垂直管をその軸の方向に通過する。これらの垂直管は、気体を通過させることを目的とする１以上の開口部またはオリフィス（２２）を側壁上に有する。これらの側壁開口部は、円形または長円形の形状のオリフィスまたは長方形状のスリットであり得る。図２を参照してなされた前述の説明の通りに、管の直径および気体のために残される通過断面は、操作中に液体および気体の処理量のためにどの帯域が用いられたとしても、気体／液体の界面（１８）が、少なくとも１つのオリフィス（２２）の下方、かつ、垂直管（２１）への入口の上方に位置するように計算される。管の特徴（数、高さ、直径．．．）は、図２において記載されたものと同一である。一部の気体は、導管（８）（図１）に接続された多孔水平管（２６）を通じて分配器プレートに注入される。この気体は、冷却気体または分配器から下流に位置する反応帯域において行われる反応のための余分量の水素であり得る。水平管（２６）は、液体／気体の界面（１８）の上方に配され、有利には、通過の側面断面のオリフィス上部の高さとプレート（２０）との間に配される。この管は、気体保持スペース（２４）の全体にわたってほぼ均一なように二次的な気体を拡散させ、この結果、第１の反応帯域から来る一次的気体と二次的な気体とを混合することを促進することを目的としてあらゆる形状（例えば円形、長円形、長方形）のオリフィス（２７）によって穴が開けられている。一次気体の放出が気体／液体の界面（１８）の位置変動を生じさせることを避けるために、気体放出システムが加えられる。それは、反応器の断面の一部を占めるほぼ平面なプレート（２９）と、平面プレート（２９）の周辺上に配置された環状多孔壁（３０）とからなる。壁（３０）は、反応器内で、全ての垂直管（２１）が配される中央スペース（３１）と、チューブ（２１）がない周辺スペース（３２）とを画定する。プレート（２９）は、第１の反応帯域から来る気体／液体流を周辺帯域（３２）の方に迂回させる。帯域（３２）では、全ての気体が放出され、かつ、気体保持帯域（３１）に再合流する。液体は、多孔壁（３０）を通過する。壁（３０）のオリフィスの大きさおよび数は、概して、これらのオリフィスを通過する液体の速度が気体の泡の上昇速度の少なくとも１０倍で、かつ気体の泡の上昇速度より低くなるように計算される。壁（３０）の高さは、従来の技術にしたがい、気体および液体の処理量を最大限に操作するために、液体の高さが壁（３０）の上端より高くならないように計算される。このようにして、壁（３０）を超える液体のオーバーフローの危険がなく、その結論として、気体／液体の界面（１８）の位置変動の危険がない。
【００３３】
以下の実施例により、本発明の範囲を制限するあらゆる方法によることなく、本発明の利点を例示することが可能になる。
【００３４】
（実施例１：本発明による）
本発明による分配システムが、図１および２を参照して記載された原理による上昇する液体および気体流により、直径４００ｍｍのカラムへの入口において試験された。本システムは、触媒床から上流に配置された。管の密集度は１５０管／ｍ２である。これらの管は直径１５ｍｍ、高さ４００ｍｍである。気体の通過のために直径１ｍｍの単一の円形オリフィス（２２）が各管上に、プレート（２０）から１０ｍｍの間隔を空けて配される。反応器の底部に導入される液体流は３．５ｋｇ／ｍ２・ｓであり、気体流は０．０１８ｋｇ／ｍ２・ｓである。分配器の高さでの気体の注入が、オリフィス（２２）の上方に形成される気体保持帯域に出る単一の管の助けを得てなされる。これらの条件の下で、オリフィスでの気体の仕込み原料の損失およびプレートを通じた通過の際の液体の仕込み原料の損失の値に基づく保持帯域（２４）の容積の計算により、プレート（２０）と液体／気体の界面と間の距離を３０３ｍｍに規定することが可能となる。光学プローブタイプの２つのセンサにより、液体／気体の界面がこれらの条件下に、２５０〜３３０ｍｍの値でプレート（２０）から分離されることが示される。ガンマ線を用いる断層Ｘ線撮影システム（tomographic system）の助けにより気体分配の比の画像が得られる。図４ａに表されるこの画像は、床への入口から１ｍ下流で取得される。範囲（灰色の影）は、ゼロの気体比（すなわち、実質的に混合物中に気体を含まない）についての黒色から、気体／液体混合物中４０％近くの気体比についての白色にわたる。証明され得るように、気体比の分配は、カラムの断面全体にわたり非常に均一である。図４ｂは、全環状位置にわたり平均化された気体比の半径方向のプロファイルを示す。
【００３５】
（実施例２：比較）
用いられる装置は、前述の実施例において用いられたものと同一である。流体の流通の方向においてプレートから上流に注入される、すなわち、反応器の下端で液相と混合される気体消費量の導入のみが相違する。操作条件は、実施例１のものと同一である。図５ａは、反応器の断面全体にわたる本実施例の場合において得られた気体比の分布の画像を示す。図５ｂは、気体比の対応する半径方向のプロファイルを示す。証明され得るように、床の断面のかなりの部分（約５０％）が、気体流によって適切に潤わされていない。実際に、気体比の半径方向のプロファイルは、この発明に対応する構成において得られたものより遙かに均一性に劣っている。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】図１は、本発明による反応器を含む装置全体の説明に関し、分配器プレートが、第１の触媒床から上流、または、２つの連続する触媒床の間のいずれかにおいて典型的に用いられ得る。
【図２】図２は、本発明の実施形態を図示しており、分配器プレートが第１の床から上流に、すなわち、反応器の下方に置かれている。
【図３】図３は、別の実施形態を図示しており、分配器プレートが反応器内の２つの連続する触媒床の間に置かれている。
【図４】実施例１について結果を示しており、（ａ）は気体分配の比の画像、（ｂ）は全環状位置にわたり平均化された気体比の半径方向のプロファイルを示すグラフである。
【図５】実施例２について結果を示しており、（ａ）は気体分配の比の画像、（ｂ）は全環状位置にわたり平均化された気体比の半径方向のプロファイルを示すグラフである。
【図１】
2007514514.tif 000003
【図２】
2007514514.tif 000004
【図３】
2007514514.tif 000005
【図４】
2007514514.tif 000006
【図５】
2007514514.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成18年7月5日(2006.7.5)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの充填物または可能性としての触媒粒子の床（３）と、液相を導入する手段（４）と、気相を導入する手段（５）と、液相および気相を上昇並流として流通させる手段と、少なくとも１つの分配システムまたは分配器プレート（１，９）とを含む封入スペースまたは反応器（２）であって、
該少なくとも１つの分配システムまたは分配器プレート（１，９）は、
・封入スペースの断面全体を占める平面プレート（２０）と、
・各両端部が開であり、平面プレート（２０）に接続され、かつ、該プレートの上流および下流間の流体の流通を可能にするように平面プレート（２０）を貫通している中空管（２１）と、
・各管（２１）の側壁上に配される少なくとも１つのオリフィス（２２）と
を含み、
該液相を導入する手段（４）は、封入スペース（２）内の分配器プレート（１，９）から上流に配置され、
該気相を導入する手段（５）は、封入スペース（２）内の平面プレート（２０）の下方に、操作中に、プレート（２０）の下の気体保持スペース（２４）を形成すること、および、各管（２１）側壁上に存在する少なくとも１つの該オリフィス（２２）の下方、気相を導入する手段（５）の上端の下方、および該管（２１）の下端の上方に位置する液体／気体の界面（１８）を形成することを可能にする高さに配置される、封入スペースまたは反応器（２）。
【請求項２】
第１の触媒床から上流に位置する分配システム（１）を含む、請求項１に記載の封入スペースまたは反応器。
【請求項３】
分配システム（１）から上流に配置された、封入スペースの断面にわたり液体流を分配する手段（１９）を含む、請求項２に記載の封入スペースまたは反応器。
【請求項４】
２つの連続する触媒床間に配置された分配システム（９）をさらに含む、請求項１〜３のいずれか１つに記載の封入スペースまたは反応器。
【請求項５】
分配システム（９）から上流に位置し、第１の床から来る残留気体を分離する手段をさらに含む、請求項４に記載の封入スペースまたは反応器。
【請求項６】
前記分離手段は、封入スペースの断面の一部を占めるプレート（２９）と、該プレート（２９）の周辺に取り付けられた多孔の環状壁（３０）とを含み、該壁（３０）は、封入スペース内で、管（２１）が位置する中央スペース（３１）と管がない周辺スペース（３２）とを画定する、請求項５に記載の封入スペースまたは反応器。
【請求項７】
気相を導入する手段は、少なくとも１つのＬ字型管（２３）および／または少なくとも１つの多孔水平管（２６）を含む、請求項１〜６にいずれか１つに記載の封入スペースまたは反応器。
【請求項８】
分配器プレートにおける管の密集度は、約５０〜約１５００管／ｍ２である、請求項１〜７のいずれか１つに記載の封入スペースまたは反応器。
【請求項９】
管（２１）の直径は、約１０〜約２００ｍｍである、請求項１〜８のいずれか１つに記載の封入スペースまたは反応器。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか１つに記載の封入スペースまたは反応器内で液相および気相を混合および分配する方法であって、
以下の工程：
ａ）分配器プレートから上流の封入スペースに液相が導入され、該分配器プレートは、封入スペースの横断面全体を占める平面プレートと、中空であり、かつ、各両端部が開であり、平面プレートに接続され、かつ、該プレートの上流および下流間の流体の流通を可能にするように平面プレートを貫通している管と、各管上に配置される少なくとも１つのオリフィスとからなる；
ｂ）封入スペースの分配器プレートの高さに気相が導入される；
ｃ）気相が導入される気体保持スペースをプレートの下に確立し、かつ、少なくとも１つの前記オリフィスの下方かつ該管の下端の上方に液体／気体の界面が配されるように気体および／液体の処理量が調節される；
ｄ）工程ｃ）から来る気体／液体の混合物が、粒子、可能性としての触媒の床または充填床に導入される；
が行われる、方法。
【請求項１１】
気相の処理量が５×１０−４〜１０ｋｇ／ｍ２・ｓであり、液相の処理量が０〜１００ｋｇ／ｍ２・ｓである、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
請求項１〜９のいずれか１つに記載の封入スペースを製造する方法であって、
管上に存在するオリフィスの数および／または管上に存在するオリフィスの配列および／または管上に存在するオリフィスの大きさおよび／または管の直径および／または管の長さが、前記封入スペースの操作中の気相および液相の処理量の最小および最大値に応じて調節される、方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００４】
また、これらの装置のうちのいくつかは、気相および液相が粒子床または充填床に入る前に封入スペースの断面全体にわたって気体および液体の相のほぼ均一な混合を供給する。
より詳細には、特許文献１には、液体および気体の混合物によって供給された反応器内の上昇流による分配システムが提案されている。このシステムは、反応器の全断面の全部または一部を占め、かつ、気体および液体が互いに分離されることになる容積の範囲を画定するプレートからなる。その後、気体は、プレートの断面上に開けられたオリフィスを通って流れる。液体自体は、別に、プレートを貫通し、液体／気体の界面の下方に延びる管を通って、または、プレートによってカバーされていない反応器の断面の部分を通って流れる。本システムには、定常的に、液体／気体の流れが供給される。このため、気体は、気体の泡または小袋の形態で分配器プレートから上流に位置する分離帯域に達する。したがって、気体の放出は、流れに脈動を誘発し、気体分配の局所的な不均衡を引き起こし得る大きな混乱状態を生じさせることになる。さらに、このシステムは、気体／液体の接触を最適化することを可能にしない。液体は、気体と別に流通し、結果として、気体／液体の接触を促進することなしに反応器を通過し得るからである。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
本発明は、少なくとも１つの充填床または粒子（可能性としては触媒の）床と、液相を導入する手段と、気相を導入する手段と、上昇並流によって液相および気相を流通させる手段と、少なくとも１つの分配システムまたは分配器プレートとを含む封入スペースまたは反応器であって、該分配システムまたは分配器プレートは、
・封入スペースの断面全体を占める平面プレートと、
・両端が開になっており、平面プレートに接続され、該プレートの上流および下流の間の流体の流通を可能にするように平面プレートを貫通している、中空管と、
・各管の側壁上に配置される少なくとも１つのオリフィスと
を含み、
該液相を導入する手段は、封入スペース内の分配器プレートから上流に配置され、該気相を導入する手段は、封入スペース内の平面プレートの下方に、操作中にプレート下に気体保持スペースを形成することを可能にする高さに配置され、並びに、液体／気体の界面は、各管の側壁上に配される少なくとも１つの前記オリフィスの下方、気相を導入する手段の上端の下方、および前記管の下端の上方に位置する、ものに関する。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２４】
最後に、提案されたシステムは、適応性を高めること、すなわち、広範囲の気体または液体の処理量にわたる操作を可能にする。実際に、気体／液体の界面がオリフィスの近くに位置する場合であってさえ、管に沿ういくつかのオリフィスの分配は、均一な操作を保持しながら、５×１０−４〜１０ｋｇ／ｍ２・ｓの液体の消費量の範囲で、気体の消費量を１から３に、あるいは１から５でさえ変動させることを可能にする。ガスの消費量（former）は、実際上、全く変動しないからである。同様に、管の直径は、液体流が分配器プレートを通過する時の液体流の仕込み原料の損失を低くするような大きさとされるので、本システムは、気体保持のレベルにおいて重大な変動を引き起こすことなく、最も頻繁には０〜１００ｋｇ／ｍ２・ｓ（０を除外する）、好ましくは０〜２５ｋｇ／ｍ２・ｓ（０を除外する）の液体処理量のために非常に広範囲の操作を可能にする。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２８】
図２は、反応器の入口における、かつ、第１の反応帯域から上流の分配プレート（または分配器）の実施形態を図示する。分配器は、反応器の断面全体を占める平面プレート（２０）からなる。このプレートは、これを貫通する垂直管（２１）に接続され、これにより、気体状および液体状の流体が分配プレートを通過することが可能になっている。このため、分配システムは、反応器断面全体を占めるプレートを貫通する一連の垂直管を含む。これらの管は、あらゆる形状であり得る（円形、長円形または任意の他の形状）１以上のオリフィス（２２）の形態の通過用の側面断面を有する。各管（２１）毎のオリフィス（２２）の数、配列および大きさは、注目すべきことに、当業者に知られたあらゆる技術にしたがって、気体の消費量の最小および最大の作動値に応じて選択され、この結果、気体の消費量の作動範囲がどうであれ、気体がオリフィス（２２）を通過する場合に気体が受ける圧力の損失によって、プレート（２０）の下に気体保持スペース（２４）が形成され、液体／気体の界面（１８）が、少なくとも１つのオリフィス（２２）の下方、最も低い高さのオリフィス（２２）の下方にさえ配される。無制限の方法で、オリフィスまたは側面通過断面は、下記の説明において議論されることになるが、前記断面はシャフト上に位置する全てのオリフィスによって発生させられた気体の全体的な通過表面に相当することが理解される。プレートが取り付けられる点での気体の漏れを避けるために、有利には、プレート（２０）と反応器の側壁との間に配置され、中空管（２１）の下端を超えて延びる円環壁（３３）が、前記プレート（２０）に気密に溶接され得る。このようにして壁（３３）は管（２１）が位置する反応器の中央帯域を画定し、気体漏れのおそれに起因する保持帯域（２４）の脱圧力のおそれを回避する。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３１】
混合物の均一な分配には、管を最小の密集度にすることを必要とする。管の数は、概して、約５０〜約１５００管／ｍ２、好ましくは約１００〜約１０００管／ｍ２である。管の密集度は、概して、気体／液体混合物の注入密度に応じて選択される。液体は、垂直管をその軸の方向に通過する。これらの垂直管は、気体を通過させることを目的として側壁上に１以上の開口部またはオリフィス（２２）を有する。これらの側壁の開口部は、好ましくは、円形状または長円形状のオリフィスまたは長方形のスリットであり得る。上記のように、概して、各通過断面の全表面積は、気体が受ける圧力の損失によってこれらのオリフィスから上流に気体保持帯域（２４）が形成されるように計算されることになる。このようにして、気体／液体の界面（１８）が少なくとも１つのオリフィス（２２）の下方に確立され、該オリフィスと通じた液体の通過を回避することになる。管の直径およびオリフィスの寸法は、液体および気体の処理量の所望の範囲のために、気体／液体の界面が側面通過の断面の下の高さの下方、かつ垂直管の入口の上方に位置するように計算されることになる。垂直管の直径は、最も頻繁には、分配器を通過する時の液体の仕込み原料の損失が最小になるように計算される。この直径は、一般的には約１０〜約２００ｍｍ、好ましくは約２０〜約１００ｍｍである。オリフィスの直径またはスリットの幅は、概して、管の直径の７５％未満であろう。この気体保持の高さは、一般的には約１０〜約１０００ｍｍ、好ましくは約５０〜約５００ｍｍである。管（２１）の全体の高さ（２５）は、気体保持容積のための最大の高さおよびプレート（２０）と通過の側面断面のオリフィス上部との間にある高さの合計より、頻繁には少なくとも８０ｍｍ、さらには１００ｍｍより大きい。この高さの範囲は、概して、分配されるべき最小の気体処理量と最大の気体処理量との間に少なくとも３の比を有することを可能にする。このようにして、液体／気体の界面（１８）は、垂直管（２１）の下端の高さの上方にそれ自体を確立し、このために、液体／気体の界面（１８）には、液体が下部部分に限定的に供給される。垂直管での気体および液体の流体の分離した注入により、管への液体および気体の均一な供給を制御することができる。このようにして、気体／液体の界面は、気体の泡の合体物の放出によって混乱せず、ほぼ水平にとどまる。このため、全オリフィス（２２）には、気体のみが恒常的に供給され、全管（２１）には、恒常的に、液体のみが供給される。気体は、スリットまたはオリフィス（２２）を通過し、液体と密に、すなわち、液体流中に均一に分散された微細な小滴状の形態で混ざる。気体の注入速度は、概して約１０ｃｍ／ｓ〜約２００ｍ／ｓ、好ましくは約１ｍ／ｓ〜約１００ｍ／ｓであろう。気体噴出速度の増加により、泡の破砕およびその結果として気体／液体の接触が促進される。気体／液体の接触をさらに増大させるために、内部部材が、垂直管（２１）に挿入され得る。これらの内部部材は、構造化された充填物または金属製の発泡体であり得る。次いで、各管は静止混合器の役割を果たす。このため、分配システムは、気体および液体の流れの混合および分配を同時に行うことを可能にする。実際に、液体流全体は、気体流全体と接触した状態となり、その後に、分配器プレートから下流の反応帯域を通過する。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３２】
図３は、２つの連続する反応帯域間に分配器プレートが配置された時の分配器プレートの実施形態の例を与える。分配器は、反応器の断面全体を占める平面プレート（２０）からなる。このプレートは、これを突き通す、液体／気体の混合物の通過が意図された垂直管（２１）を有する。液体は、垂直管をその軸の方向に通過する。これらの垂直管は、気体を通過させることを目的とする１以上の開口部またはオリフィス（２２）を側壁上に有する。これらの側壁開口部は、円形または長円形の形状のオリフィスまたは長方形状のスリットであり得る。図２を参照してなされた前述の説明の通りに、管の直径および気体のために残される通過断面は、操作中に液体および気体の処理量のためにどの帯域が用いられたとしても、気体／液体の界面（１８）が、少なくとも１つのオリフィス（２２）の下方、かつ、垂直管（２１）への入口の上方に位置するように計算される。管の特徴（数、高さ、直径．．．）は、図２において記載されたものと同一である。一部の気体は、導管（８）（図１）に接続された多孔水平管（２６）を通じて分配器プレートに注入される。この気体は、冷却気体または分配器から下流に位置する反応帯域において行われる反応のための余分量の水素であり得る。水平管（２６）は、液体／気体の界面（１８）の上方に配され、有利には、通過の側面断面のオリフィス上部の高さとプレート（２０）との間に配される。この管は、気体保持スペース（２４）の全体にわたってほぼ均一なように二次的な気体を拡散させ、この結果、第１の反応帯域から来る一次的気体と二次的な気体とを混合することを促進することを目的としてあらゆる形状（例えば円形、長円形、長方形）のオリフィス（２７）によって穴が開けられている。一次気体の放出が気体／液体の界面（１８）の位置変動を生じさせることを避けるために、気体放出システムが加えられる。それは、反応器の断面の一部を占めるほぼ平面なプレート（２９）と、平面プレート（２９）の周辺上に配置された環状多孔壁（３０）とからなる。壁（３０）は、反応器内で、全ての垂直管（２１）が配される中央スペース（３１）と、管（２１）がない周辺スペース（３２）とを画定する。プレート（２９）は、第１の反応帯域から来る気体／液体流を周辺帯域（３２）の方に迂回させる。帯域（３２）では、全ての気体が放出され、かつ、気体保持帯域（３１）に再合流する。液体は、多孔壁（３０）を通過する。壁（３０）のオリフィスの大きさおよび数は、概して、これらのオリフィスを通過する液体の速度が気体の泡の上昇速度の少なくとも１０倍で、かつ気体の泡の上昇速度より低くなるように計算される。壁（３０）の高さは、従来の技術にしたがい、気体および液体の処理量を最大限に操作するために、液体の高さが壁（３０）の上端より高くならないように計算される。このようにして、壁（３０）を超える液体のオーバーフローの危険がなく、その結論として、気体／液体の界面（１８）の位置変動の危険がない。
【国際調査報告】
2007514514.tif 000008
2007514514.tif 000009
2007514514.tif 000010
2007514514.tif 000011
2007514514.tif 000012