(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
気体が分配トレイを通過することを可能にする気体通路手段（４）を有する気液熱交換塔（１）と気液物質交換塔（１）の少なくとも一方のための分配トレイ（２）において、
前記分配トレイ（２）は、上方プレート（Ｐ１）と下方プレート（Ｐ２）とを有し、
前記上方プレート（Ｐ１）は、液体が前記上方プレート（Ｐ１）を通過することを可能にする少なくとも２つの異なる手段（１０、１１）を有し、
前記下方プレート（Ｐ２）は、液体が前記下方プレート（Ｐ２）を通過することを可能にする少なくとも２つの異なる手段（５、１２）を有し、
前記上方プレート（Ｐ１）の前記手段（１０、１１）の複数の開口部は、それぞれ異なる高度に配置され、
前記上方プレート（Ｐ１）における下方の前記高度を有する少なくとも１つの手段（１０）は、前記下方プレート（Ｐ２）の前記液体が供給配管（９）を通過することを可能にする前記手段の１つ（１２）と連通することを特徴とする分配トレイ。
【請求項２】
前記液体が前記上方プレート（Ｐ１）を通過することを可能にする前記手段のうちの１つ（１１）は、前記上方プレート（Ｐ１）の上面から突き出る煙突にて構成される、請求項１に記載の分配トレイ。
【請求項３】
前記液体の通過を可能にする前記配管（９）を通して連通する前記上方プレート（Ｐ１）の前記手段（１０）と前記下方プレート（Ｐ２）の前記手段（１２）は、前記上方プレート（Ｐ１）及び前記下方プレート（Ｐ２）に設けられたオリフィスにて構成される、請求項１または２に記載の分配トレイ。
【請求項４】
前記液体が前記上方プレート（Ｐ１）を通過することを可能にする前記手段のうちの１つは、前記上方プレート（Ｐ１）に設けられたオリフィスにて構成される、請求項１から３のいずれか１項に記載の分配トレイ。
【請求項５】
前記気体通路手段（４）は、円筒形状、立方体形状、または平行六面体形状の気体分配部材である、請求項１から４のいずれか１項に記載の分配トレイ。
【請求項６】
前記気体通路手段（４）は、前記下方プレート（Ｐ２）の上面から突き出し、かつ、前記上方プレート（Ｐ１）を通過する煙突形状の気体分配部材である、請求項１から５のいずれか１項に記載の分配トレイ。
【請求項７】
第１のレベル（Ｎ１）と呼ばれる、前記第１のプレート（Ｐ１）の上方に形成された空間は、前記第１のプレート（Ｐ１）の前記上面に垂直な少なくとも１枚の壁（６）によって各区画室（１３、１４）に分割され、
前記第１のレベル（Ｎ１）の前記壁（６）は、前記液体の一部が前記第１のレベル（Ｎ１）の前記区画室（１３、１４）同士の間を流れることを可能にする少なくとも１つの穿孔（７）を有し、
第２のレベル（Ｎ２）と呼ばれる、前記第１のプレートと前記第２のプレート（Ｐ１、Ｐ２）との間に含まれる密閉空間は、少なくとも１枚の壁（８）によって複数の区画室（１５、１６）に分割される、請求項１から６のいずれか１項に記載の分配トレイ。
【請求項８】
前記分配トレイ（２）の前記第１のレベル（Ｎ１）は、いくつかの交差壁（６）を有する、請求項７に記載の分配トレイ。
【請求項９】
前記第１のレベル（Ｎ１）の前記壁（６）は、２系統の壁（６）から構成され、各系統の前記壁（６）は、互いに平行であり、前記他方の系統の壁（６）とは交差する、請求項７または８に記載の分配トレイ。
【請求項１０】
前記第２のレベル（Ｎ２）の前記壁（８）は、前記上方プレート（Ｐ１）に対して前記第１のレベル（Ｎ１）の前記壁と対称である、請求項７から９のいずれか１項に記載の分配トレイ。
【請求項１１】
単一の前記区画室（１３、１４）を画定する前記第１のレベル（Ｎ１）の前記２系統の壁の一方の互いに平行な２枚の壁（６）の各々に単一の前記穿孔（７）が設けられ、前記第１のレベル（Ｎ１）の前記２系統の壁の一方の前記平行な２枚の壁（６）のそれぞれの前記穿孔（７）の中心を通る線が、前記第１のレベル（Ｎ１）の前記区画室（１３，１４）の前記２系統の壁の他方の互いに平行な２枚の壁（６）の一つに平行でないように、前記穿孔（７）は揃っていない、請求項９に記載の分配トレイ。
【請求項１２】
前記穿孔（７）は、前記第１のレベル（Ｎ１）の前記壁（６）の基部に設けられる、請求項７から１１のいずれか１項に記載の分配トレイ。
【請求項１３】
前記第１のレベル（Ｎ１）の前記壁（６）の高さは、前記気体通路手段（４）の前記第１のレベル（Ｎ１）の高さよりも高い、または、前記第１のレベル（Ｎ１）の前記高さと等しい、請求項７から１２のいずれか１項に記載の分配トレイ。
【請求項１４】
前記第１のレベル（Ｎ１）の前記壁（６）は、２系統の壁（６）から構成され、各系統の前記壁（６）は、互いに平行であり、前記他方の系統の壁（６）とは交差し、これによって前記第１のレベル（Ｎ１）の区画室（１３、１４）は、平行四辺形状を有し、
一方の系統の前記壁（６）の間隔をＬc1とし、他方の系統の前記壁（６）の間隔をＬc2として、Ｌc1およびＬc2は１００ｍｍから１０００ｍｍの間の範囲にある、請求項７から１３のいずれか１項に記載の分配トレイ。
【請求項１５】
前記第１のレベル（Ｎ１）は、前記分配トレイの周囲に配置された少なくとも１つの保持室を有する、請求項７から１４のいずれか１項に記載の分配トレイ。
【請求項１６】
２つの流体がパッキン（３）によって互いに接触させられる気液熱交換および気液物質交換の少なくとも一方のための塔であって、
前記塔（１）は、前記パッキン上で前記流体を分配する、請求項１から１５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。
【請求項１７】
請求項１６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。
【請求項１８】
気体処理プロセス、ＣＯ2回収プロセスまたは蒸留プロセスのための、請求項１６に記載の塔の使用方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、海洋気液接触塔の分野に関し、詳細には、海洋気体処理ユニット、ＣＯ２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。
【背景技術】
【０００２】
アミン洗浄プロセスを使用する海洋気体処理ユニットとＣＯ２回収ユニットの少なくとも一方は、液状流体または気体状流体の吸収・再生塔を有する。これらの塔は、逆流または並流気液流条件の下で動作し、例えば、ＦＰＳＯ（浮体式生産貯蔵積出設備）型またはＦＬＮＧ（浮体式洋上天然気体液化設備）型の船舶、フローティングバージ、または海洋プラットフォーム上に設置される。また、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。
【０００３】
これらの海洋気体処理ユニット、ＣＯ２回収ユニット、蒸留ユニット、および脱水ユニットの少なくとも１つにおいて使用される塔は、一般的に、塔内を循環する気体と流体との間の物質交換および熱交換の少なくとも一方の原理に基づいている。図１は、塔の頂部に分配トレイを備える気体処理塔１の具体例を示す。従来、この気体処理塔１は、接触装置３によって充填されるいくつかの部分を有し、各部分の上方に分配トレイ２が配置される。気液接触装置は、気体Ｇを液体Ｌと接触させ、気体Ｇと液体Ｌの交換を可能にする。
【０００４】
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、一般的に、煙突４（図２参照）を備える回収／分配トレイから構成される。液体の分配は、トレイ２の底部に配置されたオリフィス５内を液体が通過することで行われ、気体の分配は、煙突４を通過することで行われる。各煙突４は、逆流動作モードまたは並流動作モードに従って、気体を、塔１の下部から塔１の上部へ、または、塔１の上部から下部へ通過させる。各煙突４は、トレイ２の一方の側から突き出し、その側の面に対して垂直である。各煙突４は、トレイ２の両側に開放されている内部容積を決定する、例えば、平行六面体形状または円筒形状のいくつかの壁から構成される。液体が煙突４を通過することを防止するために、（逆流動作モードまたは並流動作モードに応じて）トレイの上方の気体出口開口部または気体入口開口部が煙突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を気液接触装置３上に一様に分配することである。
【０００５】
煙突を備えるトレイには、様々な種類のものがあり、各煙突は、様々な構成に従って配置することができる。様々な分配トレイの変形例が、特に特許文献１〜４に記載されている。
【０００６】
対象となる気液接触塔は、例えば、船舶型、プラットフォーム型、またはバージ型のような、波動の影響を受けやすい浮体構造上に設けられる。これらのユニット上に設置される機器、特に気液分配トレイは、６自由度（「船首揺れ、縦揺れ、横揺れ、上下揺れ、左右揺れ、スラスト」）に及ぶ波動を受ける。
【０００７】
一例として、縦揺れと横揺れの組合せに関連する角度は、周期が１０ｓ〜２０ｓの場合、±８°程度になることもある。塔において発生する長手方向加速度、横方向加速度、および垂直方向加速度の程度は、デッキの５０ｍ上方でそれぞれ、０．２ｍ／ｓ２〜０．５ｍ／ｓ２、０．８ｍ／ｓ２〜１．５ｍ／ｓ２、および０．２ｍ／ｓ２〜０．５ｍ／ｓ２である。
【０００８】
このような条件の下では、煙突を備える従来の分配トレイ（図２）の動作は非常に阻害される。実際、これらの分配装置の動作は、主に重力流に基づいており、均一な高さ「ｈ」の液体ガードが分配トレイ上に形成される必要がある。トレイ２の底部におけるオリフィス５を通る液体の流速の２乗は、液体ガードの高さに比例する（ＵＬ２∝ｇｈ）。トレイ２が波動の作用によって傾斜した場合（図３）、液位の高さは、もはや分配トレイ上で一様ではなくなり（ｈ１＞ｈ２）、それによって、気液接触装置３の入口における液体の分配が不均衡になる。このため、分配の質および塔の効率が著しく影響を受ける。この不十分な分配が調整されない場合、塔の性能が実質的に低下することがある。これらの影響を補うためには液体ガードの高さを高くする必要があるが、それは、容積および重量の増加を招くため、海洋ユニットには不向きである。液体ガードは、気体と液体との間の界面であると考えられる。液体ガードの高さは、トレイの上面に対する液位に相当する。
【０００９】
この種の問題を回避するために、水平な状態ではないことの影響をほとんど受けない分配部材が使用されている。これらの分配装置は、どのような波動条件が生じても分配装置が充填されたままとなるように、一般的に、比較的長い１本または２本以上の垂直配管によって連結された回収装置および分配装置から構成される。これらの分配装置は、一般的に、波動の影響をほとんど受けず、良質な分配が実現されるが、容積が非常に大きく、場合によっては高さが数メートルに及ぶことがある（特許文献２）。
【００１０】
これらの問題の別の解決策が特許文献５〜８に記載されており、この解決策は、２つの分配装置（一次および二次）を使用することで成り立っている。各分配装置は、内部で液体が拡散するいくつかの区画室に分割される。これらの区画室は、塔が傾斜した場合に液体をより良く分配することを可能にする。しかし、この代替手段は、２つの分配装置を必要とするため、依然として煩雑である。さらに、これらの区画室は互いに連通しておらず、したがって、液体が各区画室に対して均等に分配されない。
【００１１】
特許文献９は、各煙突が液体流動ゾーンを区画すること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、煙突は、すべて互いに平行である。したがって、複数の区画室は、すべて異なる表面積を有する。さらに、複数の煙突が互いに平行に配置されているので、液体をトレイ全体に対して適切に供給しかつ適切に分配することはできない。実際、トレイの傾斜がこれらの煙突に対して平行になると、トレイの２つの端部間で液体ガードの高さが著しく変動する。
【００１２】
特許文献１０（特許文献１１）は、複数の区画室を区切る有孔壁を有する分配トレイについて記載している。これらの有孔壁は、不十分な液体分配を抑制することを可能にする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】米国特許第６３３８７７４号明細書
【特許文献２】米国特許出願第２００４／０２０２３８号明細書
【特許文献３】米国特許第６１４９１３６号明細書
【特許文献４】米国特許第５７５２５３８号明細書
【特許文献５】フランス特許第２７７１０１８号明細書
【特許文献６】米国特許第６２９４０５３号明細書
【特許文献７】フランス特許第２７７１０１９号明細書
【特許文献８】米国特許第６３９５１３８号明細書
【特許文献９】米国特許第５１３２０５５号明細書
【特許文献１０】フランス特許出願第２９８９５９５号明細書
【特許文献１１】米国特許出願第２０１３／２７７８６８号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明は、少なくとも２つの液体回収・分配レベルを有する分配トレイに関する。液体の流量が多い場合、液体の一部が、下部レベルの基部に設けられた少なくとも１つの開口部を通してトレイから充填層に分配される前に、上部レベルから下部レベルに流れる。上部レベルに含まれる液体の別の部分は下部レベルの基部に直接分配される。本発明の目的は、全体的なサイズを小さく維持したまま、液体流量が広範囲に変動する場合の動作の適応性を改善することである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
したがって、本発明は、気体が分配トレイを通過することを可能にする手段を有する気液熱交換塔と気液物質交換塔の少なくとも一方の分配トレイに関する。前記分配トレイは、上方プレートおよび下方プレートを有し、プレートのそれぞれは、液体がプレートを通過することを可能にする少なくとも２つの異なる手段を有し、前記上方プレートの前記手段の各開口部は、それぞれに異なる高度に配置され、前記上方プレートにおける下方の前記高度を有する少なくとも１つの手段は、前記下方プレートの前記液体が供給配管を通過することを可能にする前記手段の一つと連通する。
【００１６】
本発明の好ましい実施形態によれば、前記液体が前記上方プレートを通過することを可能にする前記手段の１つは、前記上方プレートの上面から突き出る煙突にて構成されることができる。
【００１７】
前記液体を通過させる前記配管を介して連通する前記上方プレートと前記下方プレートとの前記手段は、各プレートに設けられたオリフィスにて構成されることが有利である。
【００１８】
好ましくは、前記液体が前記上方プレートを通過することを可能にする前記手段の１つは、前記上方プレートに設けられたオリフィスにて構成されることができる。
【００１９】
本発明の好ましい実施形態によれば、前記気体通路手段は、円筒形状、立方体形状、または平行六面体形状の気体分配部材であってもよい。
【００２０】
好ましくは、前記気体通路手段は、前記下方プレートの上面から突き出し、かつ、前記上方プレートを通過する煙突形状の気体分配部材であってもよい。
【００２１】
本発明の一実施形態によれば、第１のレベルと呼ばれる、前記第１のプレートの上方に形成された半空間は、前記第１のプレートの上面に垂直な少なくとも１枚の壁によって複数の区画室に分割されてもよく、前記第１のレベルの前記壁は、前記液体の一部が第１のレベルの区画室同士の間を流れることを可能にする少なくとも１つの穿孔を有し、第２のレベルと呼ばれる、前記第１のプレートと前記第２のプレートとの間に含まれる密閉空間は、少なくとも１枚の壁によって複数の区画室に分割される。
【００２２】
本発明の一実施形態によれば、前記トレイの前記第１のレベルは、いくつかの交差壁を有してもよい。
【００２３】
好ましくは、前記第１のレベルの各壁は、２系統の壁から構成されてもよく、各系統の壁は、互いに平行であり、他方の連の壁とは交差する。
【００２４】
より好ましくは、前記第２のレベルの各壁は、前記上方プレートに対して前記第１のレベルの各壁と対称であってもよい。
【００２５】
本発明の一実施形態によれば、単一の区画室を画定する前記第１のレベルの互いに平行な２枚の壁の複数の前記穿孔が揃っていなくてもよい。
【００２６】
好ましくは、前記穿孔は、前記第１のレベルの各壁の基部に設けられてもよい。
【００２７】
有利なことに、前記第１のレベルの各壁の高さは、前記気体分配手段の前記第１のレベルの高さよりも高い、または、前記第１のレベルの高さと実質的に等しくてもよい。
【００２８】
本発明の一実施形態によれば、前記第１のレベルの区画室の寸法Ｌｃ１およびＬｃ２は、１００ｍｍから１０００ｍｍの間の範囲にあってもよい。
【００２９】
本発明の一実施形態によれば、前記第１のレベルは、前記分配装置の周囲に配置された少なくとも１つの保持室を有してもよい。
【００３０】
さらに、本発明は、２つの流体がパッキンによって互いに接触させられる気液熱交換および気液物質交換の少なくとも一方のための塔に関する。前記塔は、前記パッキン上で各流体を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。
【００３１】
本発明は、本発明による少なくとも１つの塔を有する、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。
【００３２】
本発明は、気体処理プロセス、ＣＯ２回収プロセス、蒸留プロセス、または空気転換プロセスのための塔の使用方法にも関する。
【００３３】
本発明による方法の他の特徴および利点は、添付の図を参照する、非制限的な例を介した各実施形態についての以下の説明を読むことによって明らかになろう。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】塔頂部に分配トレイを備える気体処理塔またはＣＯ２回収塔の具体例を示す上述の図である。
【図２】従来技術による分配トレイを示す上述の図である。
【図３】従来技術による傾斜した分配トレイを示す上述の図である。
【図４】本発明の一実施形態による分配トレイの部分図である。
【図５】本発明の一実施形態による傾斜位置にある分配トレイを示す図である。
【図６】液体流量の関数としての本発明の一実施形態による分配トレイの動作を示す図である。
【図７】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８】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。
【図９】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。
【図１０】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。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
本発明は、気体が分配トレイを通過することを可能にする手段と、上方プレートおよび下方プレートとを有し、上方プレートおよび下方プレートのそれぞれが、液体がプレートを通過することを可能にする少なくとも２つの異なる手段を有する気液熱交換塔および／または気液物質交換塔の分配トレイに関する。
【００３６】
本発明によれば、上方プレートの上記手段の複数の開口部は、それぞれ異なる高度に配置され、少なくとも、下方の高度を有する上方プレートの上記手段は、下方プレートの液体が供給配管を通過することを可能にする上記手段のうちの１つと連通する。
【００３７】
上方プレートは、本発明によるトレイのプレートのうち、より高い高度を有する方であると考えられ、下方プレートは、本発明によるトレイのプレートのうち、より低い高度を有する方であると考えられる。これらの高度は、トレイが非傾斜位置にあり、かつ、トレイがそのトレイを構成する複数のプレートを通る垂直軸に沿っているときに評価される。
【００３８】
本発明によれば、上方プレートの第１の液体通過手段（以下、「上部開口部を有する手段」と呼ぶ）は、上方プレートの第２の手段（以下、「下部開口部を有する手段」と呼ぶ）の開口部よりも高い高度にある開口部を有している。
【００３９】
本発明によれば、上方プレートのより低い液体通過開口部を有する手段は、下方プレートの液体を通過させる手段と供給配管を通して連通している。
【００４０】
本発明によれば、トレイによる気体分配を可能にする手段は、トレイの上方プレートと下方プレートの両方を貫通している。
【００４１】
上述のように、本発明は、以下の２つの液体回収・分配レベルを有する。
第１のレベルは、以下では上方レベルと呼ばれるが、上方プレートの上方に形成され、液体が上方プレートを通過することを可能にする以下の少なくとも２つの手段を介して気体処理塔からの液体が回収および分配される半空間から構成される。
第１の手段は、上方開口部を有し、上方レベルに含まれる液体が上方プレートを通過することを可能にする。
第２の手段は、下方開口部を有し、液体が下方プレートを通過することを可能にする下方プレートの手段まで配管によって延長され、上方レベルに含まれる液体を下方プレートよりも下方に流すことを可能にする。これにより、上方レベルに含まれる液体の一部がトレイ全体を流れる。
第２のレベルは、以下では下方レベルと呼ばれるが、２枚のプレートの間に形成され、上方レベルに含まれる液体が上方プレートを通過することを可能にする上方開口部を有する手段を通る上方レベルからの液体が、液体が下方プレートを通過することを可能にする手段を介して回収および分配される空間から構成される。
本発明の一実施形態によれば、トレイの下方レベルには、上方レベルに設けられた上方開口部を有する手段を通過した液体のみが供給される。
【００４２】
上述のように、本発明による分配トレイは、上方レベルに含まれる液体の一部が、２枚の上方プレートを連結する供給配管を介してトレイ全体を通って流れることを可能にし、かつ、この液体の別の部分が、トレイよりも下方に分配される前に、先ずトレイの下方レベルにおいて分配されることを可能にする。
【００４３】
図４は、本発明の一実施形態による分配トレイ２を示している。図４は、トレイの直径方向に沿って切断されたトレイの等角図である。トレイの他の部分は、対称性から演繹されるように切断面の場所に壁が存在する。図４は、上方レベルＮ１および下方レベルＮ２を画定する上方プレートＰ１および下方プレートＰ２から構成される分配トレイ２を表す。上方プレートＰ１上に上方開口部を有する液体通過手段１１は、上方プレート上に下方開口部を有する第２の手段１０の開口部の高度よりも高い高度の開口部を有している。上方プレートＰ１上に下方開口部１０を有する液体通過手段は、液体を、供給配管９を通して下方プレートＰ２上に流す手段１２と連通している。気体をトレイを通して分配することを可能にする手段４は、トレイの上方プレートＰ１および下方プレートＰ２の両方を貫通している。
【００４４】
前述のように、本発明は、様々な流量に適合されるという分配トレイの高い適応性を実現する。実際、液体の流量が多いとき、トレイ２上の上方レベルＮ１における液体ガードの高さ（トレイの上方レベルＮ１の基部に対する液体の高さ、つまり、上方プレートＰ１に対する液体の高さ）が高く、上方プレートの液体通過手段１１よりも上方になることがあり（公称（nominal）と呼ばれるモード、図６ａ）、その場合、上方レベルＮ１の液体の一部が下方レベルＮ２におけるこの手段１１を介して分配され、上方レベルＮ１の液体の他の部分が下方レベルＮ２を貫通して延びる配管９を介して直接、分配トレイよりも下方に分配される。液体の流量が少ない場合、上方レベルＮ１に含まれる液位が、煙突１１の開口部よりも下方になることがあり（下降と呼ばれるモード、図６ｂ）、そのため、上方レベルＮ１に含まれる液体が、下方レベルＮ２を貫通して延びる配管９を介して直接、分配トレイよりも下方に分配される。したがって、下降モードでは、トレイの下方レベルＮ２に液体は入らない。このため、本発明は十分に高い液体ガードを維持することを可能にし、その結果、波動に起因する振動の影響によって液体分配の質が低下することはない。
【００４５】
したがって、本発明による分配トレイは、上方レベルＮ１の液体通過手段１０、１１の２つの開口レベルを有し、流量が多い場合に液体ガード高さ調整装置として働く下方回収・分配レベルＮ２が存在するので、（例えば、一次トレイおよび二次トレイの２つの異なるトレイを必要とする特許文献５および特許文献７と比べて）空間要件を最小限に抑えつつ、従来技術よりも（例えば、特許文献１０（特許文献１１）と比べて）高い動作適応性を可能にする。実際、本発明による分配トレイの下方レベルの高さは、数センチメートル程度と非常に低くてもよい。
【００４６】
有利なことに、液体の上方レベルＮ１からトレイ全体を通る（すなわち、下方レベルＮ２に分配されない）通過は、一方の端部が上方プレートＰ１を貫通するオリフィス１０であり、他方の端部が下方プレートＰ２を貫通するオリフィス１２である供給配管９によって実現される。好ましくは、各配管９は、円筒形であるが、三角形または方形の部分を有してもよく、その場合、各配管のオリフィス１０および１２は、それに合った形状を有する。さらに、複数の配管９は、それぞれ同じサイズを有しても、それぞれ異なるサイズを有してもよく、各配管９のオリフィス１０および１２は、それらに合った寸法を有する。各配管９は、三角形または方形のピッチを有してもよい。
【００４７】
下方レベルＮ２に含まれる液体が下方プレートＰ２を通過し、これにより、液体が分配トレイ２よりも下方へ流れることを可能にする手段５は、下方プレートＰ２を貫通するオリフィスから構成されることが好ましい。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。さらに、複数のオリフィス５は、同じサイズを有してもよいし、異なるサイズを有してもよい。
【００４８】
本発明の一実施形態によれば、プレートＰ１およびＰ２は、水平で、互いに平行であり、距離ｈだけ離れている。この場合、配管の長さは、プレートＰ１とプレートＰ２との間の距離ｈと等しい。本発明の一実施形態によれば、トレイのプレートＰ１とプレートＰ２との間の距離ｈは、３０ｍｍから５００ｍｍの間の範囲にあり、好ましくは５０ｍｍから２００ｍｍの間の範囲にある。
【００４９】
本発明の特徴によれば、気体分配手段４は、円筒形、立方体、平行六面体であってよく、または任意の他の同様の形状を有してもよい。本発明の一実施形態によれば、気体通過手段は煙突４である。さらに、トレイ上の各煙突のピッチは三角形または方形であってもよい。
【００５０】
本発明の一実施形態によれば、上方レベルＮ１に含まれる液体を下方レベルＮ２の方へ流す上方開口部を有する手段１１については、様々な高さを有することと、分配トレイが適応性に富むように様々な高さに横開口部を有することとの少なくとも一方が可能であってもよい。
【００５１】
本発明の一実施形態によれば、上方レベルＮ１に含まれる液体を下方レベルＮ２の方へ流す上方開口部を有する手段１１の各開口部は、長穴またはオリフィスであってもよい。
【００５２】
上方レベルＮ１に含まれる液体を下方レベルＮ２の方へ流す上方開口部を有する手段１１の高さは、各気体通過煙突４の高さよりも低いことが有利である。
【００５３】
本発明の一実施形態によれば、液体通過手段１１は、円筒形状、立方体形状、平行六面体形状、または任意の同様の形状など、様々な形状を有してもよい。
【００５４】
上方レベルＮ１に含まれる液体を下方レベルＮ２の方へ流す手段１１は煙突であることが好ましい。
【００５５】
本発明の一実施形態によれば、上方レベルＮ１は、上方プレートＰ１の上面上に少なくとも１枚の壁６を配置することによって区画され、下方レベルＮ２は、下方プレートＰ２の上面上に少なくとも１枚の壁８を配置することによって区画される。上方レベルＮ１の壁６は、トレイが傾斜したときに「障壁」として機能する液体区画室１３、１４を形成している。下方レベルＮ２の壁８は、液体の横方向の動きを停止させる液体区画室１５、１６を形成しており、これにより、それらの区画室は、流量が多い場合、トレイが傾斜したときに充填されたままになる。さらに、上方レベルの壁は、流体が上方レベルＮ１の区画室１３、１４間を流れることを可能にする少なくとも１つの穿孔７を有し、これにより、液体を分配トレイの上方レベルＮ１全体にわたって半径方向に適切に分配することを可能にする。各穿孔７は、円形、楕円形、矩形などであってもよい。しかし、上方レベルＮ１の壁６がその主要な機能を果たし続けるように、すなわち、トレイの上方レベル上を流れる流体の量を制限して、トレイの上方レベル上の液体の高さの高い一様性を確保するように、各穿孔７の表面積は、上方レベルの壁の表面積に対して小さいままであることが好ましい。したがって、著しく傾斜したときでも比較的一様な液体ガードが維持される。このため、気液接触装置上で良質な液体分配が実現される。
【００５６】
本発明の一実施形態によれば、下方レベルＮ２の壁８は、上方プレートＰ１に対して上方レベルＮ１の壁６と対称である。その場合、２つのレベル内の区画室の数は同一であり、下方レベルの区画室１５、１６は、上方レベルＮ１の区画室１３、１４と同じ横方向の境界を有する。
【００５７】
図５は、同じ寸法の４つの各区画室から構成される２つの液体回収・分配レベルＮ１、Ｎ２を有する、傾斜位置にある分配トレイを示している。上方レベルＮ１の区画室１３、１４は、区画室の壁６に設けられた穿孔７を介して連通してもよい。図３と比較すると、液体ガード高さの変動がより少なく、そのため、液体出口速度ＵＬ１およびＵＬ２はそれほど異ならない。したがって、この分配は、従来技術による分配トレイを使った分配よりも一様である。
【００５８】
本発明の一実施形態によれば、気体がトレイ全体を通過することを可能にする煙突がいくつかの区画室に配置されている。本発明の別の実施形態によれば、気体がトレイ全体を通過することを可能にする煙突が、上方レベルＮ１の各区画室内に配置されており、下方レベルＮ２内をトレイの下方プレートＰ２の基部まで延びている。
【００５９】
本発明の好ましい実施形態によれば、液体を上方プレートＰ１を通過させる上方開口部を有する少なくとも１つの手段１１が、上方レベルＮ１の各区画室に設けられている。
【００６０】
本発明の好ましい実施形態によれば、上方レベルＮ１の各区画室１３、１４は、上方レベルＮ１に含まれる液体を通過させ、下方レベルＮ２を貫通して延びる配管９によって延長された、少なくとも１つ、好ましくはそれよりも多くの手段１０を有しており、その配管は、液体が下方プレートＰ２を通過することを可能にする手段１２を端部としている。
【００６１】
図４に示されている本発明の実施形態によれば、回収・分配レベルＮ１、Ｎ２の壁６、８は、２系統（または２組）の壁に分類される。各系統では、壁は、互いに平行であり、長さＬｃ１に等しい均等な間隔を空けて配置されており、長さＬｃ２に等しい均等な間隔を空けて配置された他方の系統の壁とは交差する。したがって、上方レベルの回収・分配室１３、１４と下方レベルの回収・分配室１５、１６は、実質的に平行四辺形状を有しており、図示の例では、矩形状を有している。有利なことに、この実施形態によれば、壁６の高さは、上方レベルにおける煙突４の高さと比べて高いか、低いか、または実質的に等しい。この高さは、空間要件を制限しつつ良質な分配を実現するのに十分な高さである。上方レベルＮ１の各分布室１３、１４および下方レベルＮ２における分配室１３、１４と対称な区画室１５、１６は、単一の気体煙突４を有している。この実施形態によれば、間隔Ｌｃ１およびＬｃ２として、互いに隣接する２本の煙突間の距離と実質的に等しい間隔が選択されてもよい。
【００６２】
本発明の一実施形態によれば、連続する２枚の壁間の最大距離Ｌｃｉ＿ｍａｘ［ｍｍ］（ｉ＝１または２）は、以下のような数式によって算出される。
【数１】
0006804192.tif 000002
ここで、θは、海洋条件によって課される最大傾斜角である。区画室の寸法Ｌｃ１およびＬｃ２は１００ｍｍから１０００ｍｍの間の範囲にあることがより好ましい。
【００６３】
本発明の一実施形態によれば、上方レベルＮ１の各壁６は、単一の穿孔７を含む。さらに、この実施形態によれば、直線的な流体流を防止し、上方レベルＮ１において半径方向における液体の適切な分配を実現するためには、上方レベルの分配区画室１３の互いに平行な２枚の壁の穿孔７を揃えない（または同軸にしない）ことが好ましい。すなわち、上方レベルＮ１の互いに平行な２枚の壁の穿孔の各中心を通過する線は、上方レベルＮ１の区画室１３の壁の一つと平行ではないことが好ましい。有利なことに、穿孔７は、液体ガードの高さよりも常に下方に位置するように、上方レベルＮ１の各壁６の下部に配置されている。
【００６４】
回収・分配レベル当たりの区画室の数（したがって、分配レベル当たりの壁の数）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、より小さいサイズのトレイよりも多くの区画室に分割されることが好ましい。
【００６５】
本発明の変形実施形態によれば、以下の特徴のうちの少なくとも１つが用いられてもよい。
―上方レベルＮ１の各区画室１３、１４および下方レベルＮ２における区画室１３、１４と対称な区画室１５、１６は、いくつかの気体通過煙突４を有してもよい。
―上方レベルＮ１の各区画室は（したがって、下方レベルＮ２の各区画室も）、三角形状を有し、三角形状を有し、この実施形態では、各レベルにおいて３系統の壁があってもよく、１系統の壁は、互いに平行であり、他の系統の壁に対して交差する。
―上方レベルＮ１の各区画室は（したがって、下方レベルＮ２の各区画室も）、（例えば、蜂の巣型の）六角形状を有する。
―上方レベルＮ１の区画室１３、１４の互いに向かい合う２つの側の各穿孔７は揃えられる。
―上方レベルＮ１の各壁６は、いくつかの穿孔７を有する。
【００６６】
さらに、本発明の一変形実施形態によれば、分配トレイ２は二次液体分配システム（図８）を有してもよい。二次分配システムは、トレイの下面から突き出て、液体通過手段からの液体をパッキン上で分配する。二次分配システムは、パッキン上において液体の分配の向きを定めることによって液体の分配の質を向上させる。本発明の特定の実施形態によれば、二次分配システムは、液体の分配の向きを定めるデフレクタ１７を有してもよい。代替として、二次分配システムは、１組のスプリンクラ（互いに並列に配置されオリフィスを備える数本の配管の組立体）と、分配トレイの下部から突き出る１組の煙突と、分配トレイよりも下方に並列に配置された１組の有孔配管のうちの少なくとも１組を有してもよい。
【００６７】
さらに、本発明の変形実施形態によれば、分配トレイ２の上方レベルＮ１は少なくとも１つの保持室１８（図９）を有している。保持室は、上方レベルに配置された複数の壁６から構成され、液体通過手段を有していない。保持室１８は、気体がトレイを通過することを可能にする手段を有さないことが好ましい。また、保持室１８の各壁６は穿孔を有している。本発明によれば、各保持室１８は、トレイ２の上方レベルＮ１の周囲に配置されている。本発明の一態様によれば、トレイ２の上方レベルＮ１の周囲のすべての区画室が保持室１８であり、他の区画室は分配室１３、１４である。保持室は、液体を蓄積し、海洋環境によって課されるトレイの動きによって誘発される振動を弱めるために、液体を減少させることを可能にし、それにより、良質な液体分配が実現される。
【００６８】
本発明のすべての実施形態に関して、トレイおよびその区画室の寸法は以下の間隔と一致してもよい。
―気体煙突４のピッチＰは、５０ｍｍから５００ｍｍの間の範囲にあり、好ましくは１００ｍｍから３００ｍｍの間の範囲にある。
―分配トレイ２の高さは、１００ｍｍから２０００ｍｍの間の範囲にあり、好ましくは６００ｍｍから１０００ｍｍの間の範囲にある。
―トレイ２の直径は３００ｍｍから１００００ｍｍの間の範囲にある。
―各部材４が円筒形状を有する場合、直径ｄｃは５０ｍｍから５００ｍｍの間の範囲にある。
―各煙突４の高さは、３００ｍｍから２０００ｍｍの間の範囲にあり、好ましくは４００ｍｍから７００ｍｍの間の範囲にある。
―各煙突４の縁部の最小距離は、５０ｍｍから４００ｍｍの間の範囲にあり、好ましくは１００ｍｍから２００ｍｍの間の範囲にある。
―各壁６の高さは、１００ｍｍから２０００ｍｍの間の範囲にあり、好ましくは７００ｍｍから１０００ｍｍの間の範囲にある。
―各穿孔７の直径ｄｏｒは、５ｍｍから１００ｍｍの間の範囲にあり、好ましくは３０ｍｍから５０ｍｍの間の範囲にある。
―各保持室の幅Ｚは、４０ｍｍから３００ｍｍの間の範囲にある。
【００６９】
本発明による分配トレイにおけるこれらの異なる変形実施形態、特に図５および図８の変形実施形態を組み合わせてもよく、各煙突４が各デフレクタ１２に連結されてもよい。
【００７０】
本発明の特定の実施形態によれば、分配トレイは、上方プレートＰ１と下方プレートＰ２との間に配置され、それらのプレートと同様に２つの異なる液体通過手段を有する、中間プレートＰＩと呼ばれる第３のプレート（図１０）を有している。この場合、上方開口部（１１）を有する液体通過手段は、上方プレートＰ１からだけでなく、中間プレートＰＩからも突き出てもよく、いくつかの供給配管９は、液体を上方プレートＰ１から下方プレートＰ２に分配し、一方、他の配管９は、液体を中間プレートＰＩから下方に向けて下方プレートＰ２まで分配してもよい。
【００７１】
本発明は、２つの流体間の物質交換と熱交換の少なくとも一方を目的とする塔１にも関し、この場合、２つの流体が気液接触装置３によって接触させられ、塔１は、少なくとも液体状流体用の第１の入口と、少なくとも気体状流体用の第２の入口と、少なくとも気体状流体用の第１の出口と、少なくとも液体状流体用の第２の出口とを有している。塔１は、接触装置３上に各流体を分配する、上述のような分配トレイ２をさらに有している。
【００７２】
塔１は、アミン洗浄塔であることが有利であるが、任意の種類の溶剤用にも適している。
【００７３】
気液接触装置３は、構造充填層またはランダム充填層であることが有利である。
【００７４】
さらに、本発明は、特に炭化水素生成および処理用の、特にＦＰＳＯ型またはＦＬＮＧ型の海上フローティングバージに関する。このバージは、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目的とする塔を有している。この塔は、生成された気体（または煙霧）を浄化する気体処理ユニットとＣＯ２回収ユニットの少なくとも一方に属してもよい。
【００７５】
本発明による塔は、気体処理プロセス、ＣＯ２回収プロセス、蒸留プロセス、または空気転化プロセスにおいて使用されてもよい。
【００７６】
（比較例）
本発明の利点を例示するために、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１０（特許文献１１）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。以下、本発明によるトレイの特性および従来技術によるトレイの特性について説明する。
【００７７】
（従来技術によるトレイの特性）
分配レベルの数：１
区画室の数：１２０
分配トレイの直径：４０００ｍｍ
気体煙突の直径：１００ｍｍ
気体煙突の高さ：６００ｍｍ
気体煙突の数：１２０
分配室の長さＬｃ１ｘＬｃ２：３００ｘ３００ｍｍ
壁開口率：約１％
公称モードでの液体流量：１００ｍ３／ｍ２／ｈ
下降モードでの液体流量：４０ｍ３／ｍ２／ｈ
【００７８】
本発明（図４）によるトレイの特性
分配レベルの数：２
区画室の数：１２０
分配トレイの直径：４０００ｍｍ
気体煙突の直径：１００ｍｍ
気体煙突の高さ：６００ｍｍ
気体煙突の数：１２０
分配室の長さＬｃ１ｘＬｃ２：３００ｘ３００ｍｍ
壁開口率：約１％
公称モードでの液体流量：１００ｍ３／ｍ２／ｈ
下降モードでの液体流量：４０ｍ３／ｍ２／ｈ
【００７９】
質量変換式および運動量平衡式（ナビエ−ストークス方程式）によって流体の動きを調べることから成るＣＦＤ（数値流体力学）型の数値的手法を使用する。この数値的手法は、文献（Ｈｉｒｔ＆Ｎｉｃｈｏｌｓ、ＪＣＰ３９、２０１〜２２５（１９８１））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、波動を受けた分配装置において生じた界面トポロジーの変化（分離、界面再接続、砕波形成など）をシミュレートするのに適している。２相流の変化は、質量変換式および運動量平衡式、ならびに存在率輸送方程式によって表される。計算は市販のソフトウェアＦｌｕｅｎｔ（登録商標）（ＡＮＳＹＳ、米国）によって実施した。
【００８０】
以下に提示されるすべてのＣＦＤ評価演算に関して、シミュレートされた横揺れ運動に関連する角度は１５ｓ周期で±５°である。流体の特性は以下の通りである。ρＬ＝１０００ｋｇ／ｍ３、μＬ＝１ｃＰ、ρＧ＝１．２ｋｇ／ｍ３、μＧ＝０．０１８ｃＰ。演算では、海洋プラットフォームのジャイレーションポイントまでの距離が５０ｍであることが考慮に入れられる。この距離は、塔の頂部に配置され、最大の加速度がかかる分配装置に対応する。最後に、毛管作用は無視できるものと仮定される。
【００８１】
提供されるシステムの分配効率が、トレイが波動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ている。海洋環境に対するトレイの感度を定量化するために、以下のような数式によって定義される不均衡指数ＩＱ（％で表される）が算出されてもよい。
【数２】
0006804192.tif 000003
ここで、ｑＬ，ｍａｘは、分配室の１つから流れる液体の最大流量であり、ｑＬ，ｍｉｎは、分配室の１つから流れる液体の最小流量であり、ｑＬ，ｍｏｙｅｎは、分配装置から流れる液体の平均流量である。液体不均衡指数の値が小さいことは、波動の作用に対する分配の影響が低いことを示す。一方、ＩＱ指数値が大きいことは、分配の不均衡度が高いことを示す。
【００８２】
図７では、２つの分配トレイに関して、正規化された液体流量（ｑＬ）の関数として振動周期にわたって平均された不均衡指数ＩＱの変化を公称モードにおける液体流量（ｑＬＭ）と比較している。したがって、高いｑＬ／ｑＬＭ比は、公称モード動作に近い動作に相当し（最適動作モードにおける液体流量、ユニットの動作時間の約８０％）、低いｑＬ／ｑＬＭ比は、主に下降モードにおける動作を示す（低液体流量）。
【００８３】
特許文献１０（特許文献１１）による従来技術の分配トレイの場合、平均不均衡指数（実線の曲線）は、液体流量が少なくなるほど、すなわち、適応性が低くなるほど、実質的に大きくなる。実際、分配の質は、下降モード動作では実質的に低下する（ＩＱ＝２９％）。
【００８４】
本発明による分配トレイ（点線の曲線）は、分配がより良質であり、溶媒流量が少なくなっても依然として安定しており、適応性が非常に良好であることがわかる。実際、平均不均衡指数は下降モード動作でも依然として１０％よりも低い。この例は、特許請求の範囲の装置が浮体環境における分配効率を向上させることを可能にすることを示している。公称流量が１００％の場合、平均不均衡指数は、本発明による分配装置の方が良好であることにも留意されたい。これは、この新規の分配装置では、公称流量における液体ガードの高さがより高いことに起因する。
【図１】
0006804192.tif 000004
【図２】
0006804192.tif 000005
【図３】
0006804192.tif 000006
【図４】
0006804192.tif 000007
【図５】
0006804192.tif 000008
【図６】
0006804192.tif 000009
【図７】
0006804192.tif 000010
【図８】
0006804192.tif 000011
【図９】
0006804192.tif 000012
【図１０】
0006804192.tif 000013