(57)【要約】本発明の目的は、ガス供給ライン（２）と、液体供給ライン（４）と、少なくとも１つの気液接触エレメントを含みガス供給ライン（２）と液体供給ライン（４）との間に配置されている少なくとも１つの機能性ゾーン（６）とを含む気液接触カラムである。ガス供給ライン（２）はガス供給ラインと機能性ゾーンとの間に配置された分配ゾーン（８）と協働し、分配ゾーン（８）は充填物から成り、機能性ゾーンの床入口断面にわたって、分配ゾーンから来るガスがカラム中を流通するガスの平均速度の−５０％と＋５０％との間の範囲の局所的速度で流通するように充填物の高さが選択される。
2013532062.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガス供給ライン（２）、液体供給ライン（４）、ならびに、少なくとも１つの気液接触エレメントを含みガス供給ライン（２）と液体供給ライン（４）との間に配置されている少なくとも１つの機能性ゾーン（６）、を含む気液接触カラムであって、
ガス供給ライン（２）が、ガス供給ライン（２）と機能性ゾーン（６）との間に配置された分配ゾーン（８）と協働し、分配ゾーン（８）が充填物からなり、機能性ゾーン（６）の入口におけるカラム断面にわたって、分配ゾーン（８）から来るガスがカラム中を流通するガスの平均速度に対して−５０％と＋５０％との間の範囲の局所的速度で流通するように充填物の高さが選択されることを特徴とする、気液接触カラム。
【請求項２】
分配ゾーン（８）の充填物のフラッディング係数が、機能性ゾーン（６）の接触エレメントのフラッディング係数を少なくとも２０％下回る、請求項１に記載のカラム。
【請求項３】
分配ゾーン（８）の高さが０．０５と２．０ｍの間の範囲である、請求項１または２に記載のカラム。
【請求項４】
空間（１１）が分配ゾーン（８）と機能性ゾーン（６）との間に設けられ、空間（１１）の高さが少なくとも５０ｍｍを超えることを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載のカラム。
【請求項５】
ガス供給ライン（２）がカラムの高さに対して垂直な方向に向けられている、請求項１から４のいずれか一項に記載のカラム。
【請求項６】
分配ゾーン（８）の充填物が、金属、ポリマー材料、又はセラミックでできている、請求項１から５のいずれか一項に記載のカラム。
【請求項７】
分配ゾーン（８）の充填物の空隙率が０．９０と０．９９の間の範囲であり、前記充填物の幾何学的表面積が８０と７５０ｍ２／ｍ３の間の範囲である、請求項１から６のいずれか一項に記載のカラム。
【請求項８】
気液接触エレメントの特性評価方法であって、以下の段階：
ａ）ガス供給ライン（２）及び液体供給ライン（４）を含むカラム中で、前記接触エレメント（６）をガス供給ラインと液体供給ラインとの間に配置する段階、
ｂ）充填物から成るガス分配ゾーン（８）をカラム中でガス供給ラインと前記接触エレメントとの間に設ける段階、
ｃ）分配ゾーンと前記エレメントとの間を流通するガスについて少なくとも１つの測定（９３）を行う段階
が行われる方法。
【請求項９】
ｃ）の段階で行われる測定を使用して前記接触エレメントの少なくとも１つの特性：フラッディング曲線、液側移動係数、ガス側移動係数、有効表面積を決定する、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
−  フラッディング曲線が圧力測定によって決定され、
−  有効表面積がソーダ溶液又はアミン溶液によるＣＯ２の吸収によって測定され、
−  液側移動係数が炭酸塩溶液又はアミン溶液中のＣＯ２の化学吸収によって決定され、
−  ガス側移動係数がソーダ溶液中のＳＯ２の化学吸収によって又は水飽和していないガス中の水の蒸発によって決定される、
請求項９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
発明の分野
本発明は流体接触装置の分野に関する。
【０００２】
接触カラム（column）の目的は、ガスと液体との間の物質移動又は熱移動を実現するように流体どうしを接触させることである。このタイプの流体接触装置は、蒸留、精留、吸収、熱交換、抽出、化学反応などの操作を行うために広く用いられる。
【０００３】
発明の背景
接触カラムは一般に、流体の交換を促進する内部接触エレメント（elements）を備えた円筒形の筐体から成る。カラムにおいて、複数の流体は並流又は対向流で流通する（circulate）ことができる。一般に、カラムは上昇する気相と下降する液相との間の密接な接触を可能にする。流体間の接触面を増加させる接触エレメントは、トレイ、規則充填物（ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｄ  ｐａｃｋｉｎｇｓ）（すなわち並置されたエレメント、例えば波形シート、の規則的な配置）、又はランダム充填物（すなわちエレメント、例えばリング又はらせん（spirals）、の不規則な積み重ね）でありうる。
【０００４】
接触カラムの適切な操作のためには、ガスがカラムの直径全体にわたって均一に接触エレメントへ入ることが重要である。
【０００５】
「工業用カラム」の場合
工業用カラムでは、非常に大きい直径にわたってできるだけ均一にガスを分配することに課題がある。これらの直径は通常１メートルと１０メートルの間の範囲であり、それらは火力発電所の排ガス（fumes）脱硫ユニットでは１２ｍにも達することがあり、一般には２メートルと８メートルの間であるが、それらは１２から１５メートルに達することがある。したがって流体は機能性ゾーン（ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ  ｚｏｎｅ）の最適な使用を可能にするために良好に分配されなければならない。ガス分配は一般に、複雑でそれ故高価な分配器（distributor）によって実現される。第２の制約は、分配系（system）によって発生する圧力損失に関する。周囲圧力で利用できる工場排ガスにおけるＣＯ２捕捉の場合、カラムによって生じる圧力損失（入口及び分配、反応ゾーン、出口）を克服するために圧縮機が必要である。約５０ｍｂａｒ（５ｋＰａ）の余分な圧力損失によって引き起こされるエネルギー損失は１年間に１．１Ｍユーロのコストに相当すると見積もられる。したがって、最小量の圧力損失のために良好な初期分配をもたらす技術を促進することが重要であり、そうでない場合装置（分配器のサイズ及び圧縮機の寸法と関連したカラム直径、高さ）が大きすぎるはずである。当然、最小のコストでこれらの様々な基準を満たす技術が好ましく使用される。
【０００６】
したがって産業上の選択は多くの場合、コストと性能との間の妥協の問題である。ガス分配への投資に関して、例えば特許US-6,341,765に記載のような単純で安価な解決法がある。一方で、このタイプの解決法は高い圧力損失を生じ有効性は非常に控えめである。より複雑な解決法は、場合によって非常に大型のものであり、特許US-5,106,544又はGB-1,119,699に記載のものよりも良好な結果を得ることを可能にするが、それらは購入及び設置するのに非常に費用がかかる。
【０００７】
本発明はすべての所望の基準：
−  分配効率が非常に高いこと、
−  圧力損失が非常に低いこと、
−  投資コストが低く追加の据付コストがないこと、
−  サイズが非常に小さいこと
を満たすことを可能にする。
【０００８】
「実験用カラム」の場合
流体力学及び物質移動に関して、一般により小さい直径のカラムが接触エレメントの特性評価（characterizing）に用いられる。この測定は一般に、典型的には直径が０．１メートルと１．０メートルの間の範囲である、工業用カラムよりも小さい直径の実験用カラムで行われる。
【０００９】
気液接触エレメントを含む機能性ゾーンの下で穴あきパイプ型分配器（スパージャーとしても知られる）を使用することは、機能性ゾーンの直下に乱流ゾーンを生じさせ、これは１メートル以下の直径を有するカラムを使用した場合にフラッディング係数（ｆｌｏｏｄｉｎｇ  ｆａｃｔｏｒ）の測定を妨げる。そのため、充填物製造業者は通常、直径が１メートル未満のカラムの場合、少なくとも０．５メートル、又は数メートルの高さにもわたる鎮静化ゾーン（ｓｔｉｌｌｉｎｇ  ｚｏｎｅ）が横方向のガス入口に続くことを推奨する。
【００１０】
カラム入口でのこの構造はフラッディング係数の良好な測定を可能にするが、移動係数の測定において問題となる。実際に、これは機能性ゾーン（すなわち充填物を含み気液接触を実現するゾーン）の下で強い乱流ゾーンを発生させ、そこでは顕著な望ましくない入口効果が生じる。
【００１１】
さらに、充填物を通って流れるガスの単位長さ当たり（ｌｉｎｅｉｃ）の圧力損失は低く、およそ１から２ｍｂａｒ／ｍ（０．１から０．２ｋＰａ／ｍ）程度である。工業用カラムの寸法条件の良好な測定を得るためには、したがって、入口での低い圧力損失を考慮して、入口においてできるだけ均一のガス流分布を得ることが重要である。 
【００１２】
本発明は、工業用カラムの操作を最適化するように、又は、測定値を工業規模への外挿に使用するために特性評価カラムにおいて入口効果を克服するように、カラムの直径にわたってガス流を均一化するための規則充填又はランダム充填高さを使用することを目標とする。
【００１３】
発明の概要
大まかに言えば、本発明の目的は、ガス供給ラインと、液体供給ラインと、少なくとも１つの気液接触エレメントを含みガス供給ラインと液体供給ラインとの間に配置されている少なくとも１つの機能性ゾーンとを含む気液接触カラムであり、ガス供給ラインがガス供給ラインと機能性ゾーンとの間に配置された分配ゾーンと協働し（cooperates）、分配ゾーンが充填物（a packing）から成り、機能性ゾーン入口におけるカラム断面にわたって（over the column section）、分配ゾーンから来るガスがカラム中を流通するガスの平均速度に対して−５０％と＋５０％との間の範囲の局所的速度で流通するように充填物の高さが選択されることを特徴とする。
【００１４】
本発明によれば、分配ゾーンの充填物のフラッディング係数は、機能性ゾーンの接触エレメントのフラッディング係数を少なくとも２０％下回ることができる。この比較を行うために、フラッディング係数は考慮される充填物中の液体の水及び空気の対向流接触によって決定することができ、水の流量は５と１５０ｍ３／ｍ２／ｈの間、好ましくは２０と６０ｍ３／ｍ２／ｈの間の範囲である。
【００１５】
分配ゾーンの高さは０．０５と２．０ｍの間の範囲であることができる。
【００１６】
分配ゾーンと機能性ゾーンとの間に空間（space）を設けることができ、その空間は高さが少なくとも５０ｍｍを超える。
【００１７】
ガス供給ラインは横方向、すなわちカラムの高さと垂直に向けることができる。
【００１８】
分配ゾーンの充填物は、金属、ポリマー材料、又はセラミックでできていることができる。
【００１９】
分配ゾーンの充填物の空隙率（void fraction）は０．９０と０．９９の間の範囲であることができ、当該充填物の幾何学的表面積は８０と７５０ｍ２／ｍ３の間の範囲である。
【００２０】
本発明の別の目的は、気液接触エレメントの特性評価方法であり、以下の段階が行われる：
ａ）ガス供給ライン及び液体供給ラインを含むカラム中で、前記接触エレメントをガス供給ラインと液体供給ラインとの間に配置する段階、
ｂ）充填物から成るガス分配ゾーンを、カラム中でガス供給ラインと前記接触エレメントとの間に設ける段階、
ｃ）分配ゾーンと前記エレメントとの間を流通するガスについて少なくとも１つの測定を行う段階。
【００２１】
本発明によれば、ｃ）の段階で行われる測定を使用して前記接触エレメントの少なくとも１つの特性：フラッディング曲線、液側移動係数、ガス側移動係数、有効表面積を決定することができる。
【００２２】
例えば：
−  フラッディング曲線は圧力測定によって決定される、
−  有効表面積はソーダ溶液又はアミン溶液によるＣＯ２の吸収によって測定される、
−  液側移動係数は炭酸塩溶液又はアミン溶液中のＣＯ２の化学吸収によって決定される、
−  ガス側移動係数はソーダ溶液中のＳＯ２の化学吸収によって又は水飽和していないガス（non-water saturated gas）中の水の蒸発によって決定される。
【００２３】
本発明によるカラムでは、広範囲のカラム直径について、機能性ゾーン入口でのガス流の良好な均一化が得られる。本発明は工業用サイズのカラムによく適しているが、これは機能性ゾーンの流体力学及び物質移動の特性評価をするための実験用カラムにおいても有利に使用できる。特に、本発明によるカラムの実施は、フラッディング測定を歪曲することなく入口効果を最小限にすることによって、移動係数測定の質の大幅な向上を可能にする。
【００２４】
図面の簡単な説明
本発明の他の特徴及び利点は、添付の図面を参照して以降の説明を読むことで明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明によるカラムを図式的に示す、
【図２】本発明による実験用カラムを図式的に示す、
【図３】比較を行うための例に使用されるカラムを図式的に示す、
【図４】８ｍ径カラムの場合の様々なガス分配器を示す、
【図５】工業用カラムの場合の図４のガス分配器によって得られるガス分布を示す、
【図６】使用される分配器（図４）に応じた、ガス流量係数Ｆｓの関数としての単位長さ当たりの圧力損失ΔＰ／Ｌの変化の比較を示す。
【図７】実験用カラムの場合の図４のガス分配器によって得られるガス分布を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
詳細な説明
図１は、気液接触エレメントを備えた機能性ゾーン（６）を含むカラム（１）を示す。
【００２７】
カラムは、機能性ゾーンにおいて、上昇する気相と下降する液相との間の密接な接触を可能にする。流体間の接触面を増加させる接触エレメントは、規則充填物（すなわち並置されたエレメント、例えば波形シート、の規則的な配置）、又はランダム充填物（すなわちエレメント、例えばリング又はらせん、の不規則な積み重ね）であることができる。
【００２８】
規則充填物は、例えば文献US-3,679,537及びUS-4,296,050（Ｓｕｌｚｅｒ  Ｃｈｅｍｔｅｃｈより市販されているＭｅｌｌａｐａｋタイプ充填物）に記載のように、大きなブロックとして組織的に（in an organized manner）配置された折りたたみシート（folded sheets）から成ることができる。新しい世代のランダム充填物は一般に、Ｋｏｃｈ  Ｇｌｉｔｓｃｈより市販されているＩＭＴＰ充填物などのように、穴と精巧な形状を有する弧の部分とを備えた金属部材から成る。
【００２９】
ガスは接触エレメント（６）より下のライン（２）を通って横方向に注入される。液体は接触エレメント（６）より上のライン（４）を通ってカラム（１）へ注入される。ガスは、充填物（６）中で液体と接触した後、カラム頂部のライン（３）を通って排出され、液体はカラム底部のライン（５）を通って排出される。
【００３０】
本発明によれば、規則充填床又はランダム充填床から成るガス分配ゾーン（８）がカラム（１）の中に配置される。分配ゾーンは、ガスがライン（２）を通ってカラム（１）へ注入される注入点と接触エレメント（６）との間に位置している。そのため、カラム（１）へ注入されるガスは、接触エレメント（６）に達する前に充填物（８）を通って流れる。充填物（８）の目的は、特にカラム（１）の断面にわたってガスの流通速度を均一化することによって、ガス流の分布をカラム（１）の断面にわたって均一化することである。例えば、本発明によれば、充填物（８）及び特にその高さは、機能性ゾーン入口のカラム断面にわたって、充填物（８）からのガス流が平均ガス速度の−５０％と＋５０％の間、好ましくは平均ガス速度の−３０％と＋３０％の間の範囲の局所的速度を有するように選択される。平均速度は全ガス流量を充填物（８）の出口、すなわち充填物（８）の上部におけるカラム断面で割ったものに相当する。
【００３１】
分配ゾーン（８）に備えられる規則充填物又はランダム充填物は、金属、ポリマー材料、又はセラミック、好ましくは金属でできていることができる。
【００３２】
分配ゾーン（８）の充填物の空隙率は、０．６０と０．９９の間、好ましくは０．９０と０．９９の間の範囲であることができる。前記充填物の幾何学的表面積は、８０と７５０ｍ２／ｍ３の間、好ましくは８０と２５０ｍ２／ｍ３の間の範囲にあることができる。
【００３３】
例えば、分配ゾーン（８）は、１から５枚の規則充填プレート、好ましくは１から３枚のプレートを積み重ねたもの、又はランダム充填床を含む。規則充填プレートは１８０と２５０ｍｍの間の範囲の高さである充填ブロックであると理解される。分配ゾーン（８）の高さは０．０５と２．０ｍの間、好ましくは０．２と０．７ｍの間の範囲にあることができる。優れた高さの値は０．４と０．６ｍの間の範囲である。カラム断面にわたる均一なガス分布のためには、ゾーン（８）の小さい充填高さで十分である。この小さい充填高さは非常に小さい圧力損失しか生じない。したがって本発明によるガス分配ゾーン（８）は、圧力損失を抑えながらカラム断面全体にわたるガスの流通速度の均一化を可能にする。
【００３４】
分配ゾーン（８）は、カラム（１）の下方部分、機能性ゾーン（６）の下（又は、ガスがたどる経路をたどった場合、機能性ゾーンの上流）に配置される。分配ゾーン（８）及び機能性ゾーン（６）は離れているか（したがって図１に示すように空間（１１）によって隔てられている）、又は互いに隣接していてもよい（この場合空間（１１）はない）。実験用カラムの場合、圧力検出器を設置するために及び／又はちょうど機能性ゾーン入口での測定のためにガス若しくは液体の一部を引き出すための分岐継手（branch connection）を設置するために、２つのゾーンを離してもよい。
【００３５】
好ましくは、分配ゾーン（８）において使用される規則充填物又はランダム充填物の種類は、機能性ゾーンにおいて使用される規則充填物又はランダム充填物よりも容量性の高い（more capacitive）ものであるように選択することができる。それは、制御されていない入口効果の結果として分配ゾーン（８）で早期にフラッディングが始まるのを抑制するために、より容量性が高い（これは分配ゾーン（８）の充填物が好ましくは機能性ゾーン（６）の充填物よりも２０％から５０％高いガス流量でそのフラッディング点に達することを意味する）。機能性ゾーン（６）のフラッディング点に対する、分配ゾーン（８）の充填物のフラッディング点のこうした比較は、全く同一のガス（例えば空気）の通過及び全く同一の液体（例えば水）の通過について行われる。フラッディング点におけるガス流量は、５と１５０ｍ３／ｍ２／ｈの間、好ましくは２０と６０ｍ３／ｍ２／ｈの間の液体流量範囲について決定できる。これらの値は所望の用途に応じて調整されなければならない。例えば、３０ｗｔ．％モノエタノールアミンを含む水溶液による排ガス浄化の場合、フラッディング点におけるガス流量は３０ｍ３／ｍ２／ｈの液体流量について決定できる。ガス精製に関しては、フラッディング点におけるガス流量は１０ｍ３／ｍ２／ｈの液体流量について決定できる。酸性ガス含量の高いガスの洗浄に関しては、フラッディング点におけるガス流量は１００ｍ３／ｍ２／ｈの液体流量について決定できる。
【００３６】
本発明によるカラムは、天然ガスの脱酸（ｄｅａｃｉｄｉｚｉｎｇ）、排ガスの脱炭酸、又はクラウステールガス処理（Ｃｌａｕｓ  ｔａｉｌ  ｇａｓ  ｔｒｅａｔｍｅｎｔ）、又は任意の種類のガス処理において使用できる。これらの用途において、処理しようとするガスを、充填物から成るガス分配ゾーンを備えたカラム中で液体吸収溶液と接触させる。
【００３７】
分配ゾーンは、気液接触エレメントの様々な特性を決定するための実験用カラムにおいて使用することもできる。
【００３８】
図２は、本発明による分配ゾーン（８）を有する実験用カラムを示す。図１の参照番号と同一である図２の参照番号は同じ要素を示す。
【００３９】
本発明による分配ゾーン（８）（すなわち充填物から成る）は、調査される気液接触エレメント（６）に入るガス流を均一化することを可能にし、したがって、調査されるエレメント（６）の断面にわたる均一な操作に対応する検出器（９１、９２、９３）からの測定値及び分岐継手（１０１、１０２、１０３）からの試料を得ることを可能にする。
【００４０】
特性評価の目的は、とりわけ、移動及び物質性能（ｔｒａｎｓｆｅｒ  ａｎｄ  ｍａｓｓ  ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｓ）、特に有効表面積ａｅ、並びに圧力損失及び特にフラッディング係数Ｆｃに関する性能を決定することである。有効表面積ａｅは、充填物における気液接触で実際に利用できる表面積に相当する。フラッディング係数Ｆｃは、充填物中を通って流通するガス流量の、全く同一の液体流量におけるフラッディング限界に対応するガス流量に対する比である。フラッディングは、充填物を備えた接触カラムの操作限界、すなわち対向流の場合に一定の液体流量においてカラムへ入ることができる最大ガス流量に相当する。
【００４１】
充填物の信頼性にすぐれたフラッディング曲線を作ることが可能であり、これは固定した液体流量において許容可能な最大限のガス流量を決定することを意味する。フラッディング曲線の決定は当業者によく知られており、一般には、固定した液体流量において、充填床（６）を通って流れるガスの圧力損失を様々なガス流量について測定することに帰着する。圧力損失は、機能性ゾーンの入口及び出口、及び／又は機能性ゾーンの至る所に配置された圧力検出器によって測定される（図２の検出器９１、９２、９３）。次いでフラッディング曲線は、工業用カラムの直径を計算するのに使用される。特性評価用カラムの直径はサイズ効果を可能な限り克服するように設定される。一般に、これはカラム直径と試験される充填物の特徴的寸法（characteristic dimension）との間の最小の比を保つことに帰着し；後者は、完全に網羅するわけではないが、直径、長さ、又は同じ密度の球体の等価直径（ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ  ｄｉａｍｅｔｅｒ）であることができる。規則充填物の特徴的寸法は、例えば、完全に網羅するわけではないが、波形構造のサイズ（又は折りたたみ数（fold））又は流路の水力直径（ｈｙｄｒａｕｌｉｃ  ｄｉａｍｅｔｅｒ）であることができる（これは流れの表面積に対するぬれぶち長さ（ｗｅｔｔｅｄ  ｐｅｒｉｍｅｔｅｒ）の４倍に相当する、すなわち完全にぬれた規則充填物に関しては４／ａｇに相当し、ａｇは充填物の幾何学的表面積である）。一般に、選択される特徴的サイズ、及びカラム直径と試験される充填物の特徴的寸法との間の最小の比を考慮すると、０．１０と１．０ｍの間、好ましくは０．４と１．０ｍの間の範囲の試験カラム直径となる。機能性ゾーン（６）の高さは、使用される化学系に依存するため、当業者によって定められることができる。一般に、これは０．５と５．０ｍの間、好ましくは２．０と５．０ｍの間の範囲である。
【００４２】
ガス流量係数
【００４３】
【数１】
2013532062.tif 000003
【００４４】
（ρｇ：ｋｇ／ｍ３でのガス密度、Ｖｓｇ：ｍ．ｓ−１でのガス表面速度（ｇａｓ  ｓｕｒｆａｃｅ  ｖｅｌｏｃｉｔｙ））は、一般に０．２と５Ｐａ０．５の間、好ましくは０．５と４．０Ｐａ０．５の間の範囲である。
【００４５】
液体流量は一般に、１と２００ｍ３／ｍ２／ｈの間、好ましくは５と１００ｍ３／ｍ２／ｈの間の範囲である。
【００４６】
本発明による方法は、移動パラメーター：ガス側及び液側移動係数、ｋＬ、ｋＧ、及び気液界面積（ｇａｓ−ｌｉｑｕｉｄ  ｉｎｔｅｒｆａｃｉａｌ  ｓｕｒｆａｃｅ  ａｒｅａ）ａｅの決定も可能にする。したがって、気相から液相へ、又は液相から気相への或る化合物Ａの流れが測定される。
【００４７】
前記界面積（又は有効表面積ａｅ）は、液体によるガスの化学吸収、例えばソーダ溶液によるＣＯ２吸収によって、又はＭＥＡ若しくはＤＥＡなどのアミン溶液によるＣＯ２吸収によって測定できる。
【００４８】
液側移動係数（ｋＬ）は、水中のアンモニアの物理吸収によって、又は炭酸塩溶液中若しくはＭＤＥＡタイプのアミン溶液中のＣＯ２の化学吸収によって決定できる。
【００４９】
ガス側移動係数（ｋＧ）は、ソーダ溶液中のＳＯ２の化学吸収によって、又は水蒸気飽和していないガス中の水の蒸発によって決定できる。
【００５０】
もちろん、例えばＨ２ＳＯ４溶液中のＮＨ３の化学吸収、水中のＳＯ２の物理吸収、水からのＯ２の脱着などの多くの他の系が文献にある。
【００５１】
移動係数は液体試料及びガス試料を採取することによって決定される。ガス試料及び液体試料は一般に、機能性ゾーンの入口及び出口、及び／又は機能性ゾーンの至る所で、すなわち図２では分岐継手１０１、１０２、１０３で試料を採取することによって、採取される。
【００５２】
液相は、電位差測定法、クロマトグラフィー、ラマン分光測定、又は当業者に知られている任意の他の技法によって分析できる。
【００５３】
気相は、クロマトグラフィー、赤外分光測定、又は当業者に知られている任意の他のガス分析法によって分析できる。
【００５４】
化合物Ａは一般に、空気、ＮＨ３、Ｈ２Ｏ、ＣＯ２、ＳＯ２、Ｎ２、Ｏ２、Ｈ２Ｓ、ＮＯｘ、ＳＯｘ、ＣＯＳ、ＲＳＨで構成される群、好ましくは空気、ＮＨ３、Ｈ２Ｏ、ＣＯ２、ＳＯ２、Ｏ２、Ｈ２Ｓで構成される群から選択される。
【００５５】
分配ゾーン（８）の高さは、０．０５と１．０ｍの間、好ましくは０．２と０．５ｍの間の範囲であることができる。
【００５６】
分配ゾーン（８）は、カラムの下方部分、機能性ゾーン（６）より下に配置することができる。好ましくはこれら２つのゾーンは離れている。実験用カラムの場合、分配ゾーン（８）と機能性ゾーン（６）の間の空間（１１）の高さは、少なくとも５０ｍｍ、好ましくは少なくとも１００ｍｍであることができる。したがって、測定を行うため又は機能性ゾーン（６）と分配ゾーン（８）の間で試料を採取するための圧力検出器及び／又は分岐継手（９３）を設けることが可能である。
【００５７】
本発明による方法は実験データの収集に特によく適しており、実験データはその後、（反応又は非反応）蒸留及び反応吸収ユニットの寸法決定を可能にするシミュレーターに組み込まれることができる。
【００５８】
例
本発明の利点は下記の比較例によって説明される。例は、市販のソフトウェアＦｌｕｅｎｔ６．３．２６を用いて行われた数値流動シミュレーション計算（ＣＦＤ  Ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａｌ  Ｆｌｕｉｄ  Ｄｙｎａｍｉｃｓ（計算流体力学））に基づく。目標は様々な分配系の形状の間で得られる分布の質及び付随する圧力損失を比較することである。
【００５９】
図３は、ガス分配系（ＳＤ−Ｇ）を有する単純化したカラムの図を示す。図１の参照番号と同一である図３の参照番号は同じ要素を示す。
【００６０】
例１：工業用カラムの事例
この場合、直径８ｍのカラム（１）はＩＭＴＰ−４０に相当するランダム充填床を備えている。ライン（２）を通して流入するガスの質量流量は１２１ｋｇ／ｓである。
【００６１】
図４は４つの異なるガス分配の構造（ＳＤ−Ｇ）を示す：
−  ＳＤ−Ｇ１：分配系なし、多くの場合小さいサイズのカラムにおいて選択される事例、
−  ＳＤ−Ｇ２：パイプ型分配器、
−  ＳＤ−Ｇ３：くし型分配器、工業規模において通例選択される形状、
−  ＳＤ−Ｇ４：分配器なしであるが、２つの規則充填プレートが充填床の直下に配置される。本発明に対応する形状。Ｍｅｌｌａｐａｋ  ２５０Ｘに相当する規則充填物の、高さがおよそ２００ｍｍである２枚のプレートは、規則充填物のプレートの方向に関して、互いに対して９０°ずれて（ｏｆｆｓｅｔ  ｂｙ  ９０°）いる。
【００６２】
図５は、研究対象の様々な系における、充填床入口での局所的なガス速度の大きさ（amplitude）の分布図、又は等高線を示す。速度の範囲は４つの事例で同一であり、黒の１．５ｍ／ｓと白の８ｍ／ｓの間である。
【００６３】
この例に関連する定量的な結果を表１に示す。この表は、試験される４つの系のそれぞれについて、ｘ、ｙおよびｚ方向における速度ベクトルの３つの成分（Ｕｘ、Ｕｙ、Ｕｚ）の速度の大きさＵの値を示し、ｘ方向はガス注入管の軸に対応する水平方向、ｙはｘと垂直な水平方向、ｚは上方に向かう鉛直方向である。分配を実現するのに必要なエネルギー損失に付随する圧力損失値も示す。最後に、充填床入口における速度の標準偏差値（理想的な分布からの偏差）も示す。理想的な分配の場合、成分Ｕｘ及びＵｙはゼロであるべきであり、成分Ｕｚは排出速度と等しくなるべきであり、これはここでは１．８ｍ／ｓである。
【００６４】
【表１】
2013532062.tif 000004
【００６５】
図５において４つの形状の間で有意差を観測できる。１番目の画像は、分配系がない場合（ＳＤ−Ｇ１）に、非常に大きい速度不均一性（色のコントラストに変換されている）を見ることができることを示し、これはカラムの適正な作用に悪影響を与える。穴開きパイプ型の従来の系（ＳＤ−Ｇ２）を設置すると、観測される不均一性を大幅には低減させない。くし型のより複雑な系（ＳＤ−Ｇ３）は、大きく改善された分布を得ることを可能にし、不均一性は大幅に減少した（最大速度は排出速度の２．２倍以下であるが、一方先の２つの事例では後者は５に近い値に達した−表１を参照）。この改善はコストがかかるが、なぜならこれは、およそ１００ｍｂａｒ（１０ｋＰａ）からおよそその２倍へと、圧力損失の大幅な増加を伴うからである。本発明に相当する事例（ＳＤ−Ｇ４）では、分布の質の改善だけでなく、付随する圧力損失の低減を指摘することができる。実際に、不均一性は直前の事例と比較して５分の１に低減され、最大速度値は排出速度値の１．５倍以下であり、水平速度は１０分の１に低下した。最後に、付随する圧力損失は、結果の質が広く改善された複雑な系（ＳＤ−Ｇ３）を有する場合と比較して２分の１に低下することが見られ；分配系を用いない場合と同じ圧力損失値が得られることが示され、したがってこの値をこれ以上下げることは困難と思われる。
【００６６】
必要とされる圧力損失に関連して、理想的な分布からの偏差に関するすぐれた結果が、このように本発明にしたがって得られる。
【００６７】
例２：実験用カラムの事例：フラッディング限界の測定
発明者らは、市販の金属規則充填物のフラッディング限界を決定したい。水及び空気が対向して流れる条件下で作動する、図３の設計にしたがった直径１５０ｍｍのカラムを、異なる構成にしたがって使用する。ライン４を通して５０ｍ３／ｈにて液体流を注入し、ライン（２）を通して可変の流量のガス流を注入する。機能性ゾーン（６）において、調査される充填物はＭｅｌｌａｐａｋＰｌｕｓ  ２５２．Ｙ  （Ｓｕｌｚｅｒ  Ｃｈｅｍｔｅｃｈ）である。９枚の充填プレートをゾーン（６）に配置し、これはおよそ１．９ｍの高さに相当する。
【００６８】
構成１（本発明にしたがい、図４のＳＤ−Ｇ４の事例に相当する）は、横方向のガス入口、次いで２枚の規則充填プレートから成る、すなわち高さがおよそ０．４ｍである分配ゾーンを示す。分配ゾーンと機能性ゾーンとの間の空間はおよそ０．１ｍである。圧力損失の決定は、機能性ゾーン（６）入口と出口の間で行われる。
【００６９】
構成２（本発明にしたがわず、図４のＳＤ−Ｇ１の事例に相当する）は横方向のガス入口を示し、分配ゾーンがなく、圧力損失は９枚の規則充填プレートから成る床の入口及び出口で決定される。
【００７０】
構成３（本発明にしたがわず、図４のＳＤ−Ｇ３の事例に相当する）は、スパージャー型ガス分配器を使用し、圧力損失は９枚の規則充填プレートから成る床の入口及び出口で測定される。
【００７１】
図６は、ガス流量係数Ｆｓの関数としての単位長さ当たりの圧力損失ΔＰ／Ｌの変化を示す。単位長さ当たりの圧力損失ΔＰ／Ｌはｍｂａｒ／ｍ（１０−１ｋＰａ／ｍ）で表される。ガス流量係数Ｆｓは、ガス密度ρｇの平方根にガスみかけ速度（ｓｕｐｅｒｆｉｃｉａｌ  ｇａｓ  ｖｅｌｏｃｉｔｙ）Ｖｓをかけたもの
【００７２】
【数２】
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【００７３】
に相当し、これはＰａ０．５で表される。様々な構成における流量係数の変化は図６に示される結果となる（◆：構成１、Δ：構成２、×：構成３）。様々な曲線は、異なるガス流量値において入口と出口の間のガスの圧力損失を測定することによって得られる。
【００７４】
このように、構成１及び２（◆及びΔ）は同様の結果となるが、一方スパージャー型分配器（構成３（×））はフラッディング限界を大幅に変化させる。したがって、本発明による構成１の使用は、調査される充填物のフラッディング限界を変化させない。
【００７５】
例３：実験用カラムの事例：ＣＦＤ計算
カラム入口における様々な分配ゾーンどうしの分布の違いを説明するために、例２のカラムを考慮に入れることによって数値シミュレーションを行った。
【００７６】
選択された分配ゾーンは、図３のカラムでの図４の構成ＳＤ−Ｇ１、ＳＤ−Ｇ３、及びＳＤ−Ｇ４である。
【００７７】
選択されたガス流量は２．０ｍ／ｓである。機能性ゾーン床の入口は注入ゾーンのおよそ１メートル上方である。
【００７８】
図７において、画像ａ）は分配器を用いない構成（ＳＤ−Ｇ１）に対応し、画像ｂ）はスパージャー型分配器を用いた構成（ＳＤ−Ｇ３）に対応し、画像ｃ）は本発明による分配ゾーンを用いた構成（ＳＤ−Ｇ４）に対応する。
【００７９】
色の範囲に関して、黒は０ｍ／ｓの速度に相当し、白は１１ｍ／ｓの速度に相当する。
【００８０】
図７において、本発明によるカラムによって、すなわち充填物から成るガス分配ゾーンによって、最も均一なガス分布が得られることを見ることができる。
【００８１】
以下の表２は様々な構成による分布の違いの定量化を可能にする。
【００８２】
【表２】
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【００８３】
表２は明らかに、分布の均一性に関してであろうと圧力損失に関してであろうと、分配ゾーンを用いた構成が最良の結果となることを示す。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７ａ）】
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【図７ｂ）】
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【図７ｃ）】
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【国際調査報告】
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