ES2823485T3 - Bandeja de contacto vapor-líquido - Google Patents
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Abstract
Un aparato de bandeja de contacto vapor-líquido para su uso en una columna de separación, dicho aparato comprende una bandeja y un soporte de bandeja (804, 904, 1004), en donde: dicho soporte de bandeja (804, 904, 1004) comprende uno o más elementos seleccionados del grupo que consiste en: un anillo subyacente y que soporta una región circunferencial de la bandeja, un anillo parcial subyacente y que soporta una región circunferencial de la bandeja, un soporte subyacente y que soporta una región circunferencial de la bandeja, un reborde subyacente y que soporta una región circunferencial de la bandeja, una viga transversal subyacente y que soporta una región cordal de la bandeja y un panel de bandeja que forma una viga transversal que soporta una porción de un panel de bandeja adyacente o paneles de la bandeja; una pluralidad de aberturas de aireación del área de soporte (803, 903, 1003) están formadas en la bandeja lateralmente adyacentes al soporte de bandeja (804, 904, 1004); una o más de la pluralidad de aberturas de aireación del área de soporte (803, 903, 1003) están al menos parcialmente cubiertas por una tapa (808, 908), dicha tapa está colocada para interactuar con el vapor que pasa a través de la abertura de aireación del área de soporte, en donde la tapa (808, 908) comprende un toldo (810, 910, 1010) dispuesto sobre la bandeja y que cubre al menos parcialmente la abertura de aireación del área de soporte (803, 903, 1003), en donde el toldo (810, 910, 1010) está conectado a una o más patas (812, 912, 1012) dispuestas a través de la abertura de aireación del área de soporte (803, 903, 1003) que se puede mover verticalmente dentro de la abertura de aireación del área de soporte (803, 903, 1003) para permitir la variación de la altura del toldo (810, 910, 1010) desde la cubierta de la bandeja y que está provisto de uno o más apoyos (814, 914, 1014) dispuestos debajo de la bandeja, en donde los apoyos (812, 912, 1012) interactúan con la parte inferior de la bandeja para evitar que se retire la tapa (808, 908) de la bandeja, de modo que a medida que el toldo (810, 910, 1010) se aleja de la bandeja, este se inclina en un ángulo oblicuo con respecto a la bandeja exponiendo una abertura que apunta en la dirección del soporte de bandeja subyacente (804, 904, 1004) y a medida que el toldo (810, 910, 1010) se aleja más de la cubierta de la bandeja, la abertura que apunta en la dirección del soporte de bandeja adyacente subyacente (804, 904, 1004) se hace más grande, desviando así más vapor (806, 906) en la dirección de y hacia una posición por encima del soporte de bandeja (804, 904, 1004) de manera que más del 75 % del vapor (806, 906) que pasa a través de la abertura de aireación del área de soporte (803, 903, 1003) se dirija lateralmente a través de la bandeja y sobre el soporte de bandeja subyacente (804, 904, 1004).
Description
DESCRIPCIÓN
Bandeja de contacto vapor-líquido
Antecedentes:
Las columnas de transferencia de masa, tales como las columnas de destilación, absorción y decapado, se han provisto de varios tipos de bandejas para el contacto vapor-líquido. Estas columnas son bien conocidas en la técnica para la separación de corriente(s) de alimentación de múltiples componentes y no están particularmente limitadas en el presente documento. Se describen ejemplos de tales columnas y bandejas en las patentes de Estados Unidos Núms. 4,750,975; 5,120,474; 5,453.222; y 8,066,264.
Típicamente, una columna de transferencia de masa tiene una pluralidad de bandejas soportadas horizontalmente en una configuración separada sobre la altura de la columna. Una bandeja típica tiene una cubierta sobre la que pasa el líquido desde una sección de bajante de entrada a un bajante de salida. La cubierta de bandeja típica tiene aberturas a través de las cuales puede fluir vapor ascendente y sobre y/o alrededor de las cuales puede fluir líquido para burbujear o forzar de otra manera el vapor a través del líquido en un flujo de corriente cruzada.
El diseño de las columnas de destilación y sus bandejas asociadas es un equilibrio entre el rendimiento total del material (por ejemplo, la capacidad) y la eficiencia de separación de la bandeja/columna. En consecuencia, es un objeto de la invención mejorar la capacidad de la bandeja y la columna sin sacrificar, o como alternativa mejorar, la eficiencia.
La selección y disposición de las aberturas para las bandejas se rige en parte por los principios descritos anteriormente. Sin embargo, la interacción de vapor y/o líquido entre aberturas adyacentes en una bandeja y el efecto sobre la eficiencia y la capacidad no se comprenden completamente. Las Patentes de Estados Unidos 5,468,425 y 5,975,504 describen diseños de aberturas y espacios de aberturas "requeridos" para un rendimiento óptimo de las bandejas de contacto vapor-líquido. Estas patentes muestran patrones triangulares de aberturas a través de filas de aberturas en la bandeja y describen los espacios requeridos entre las aberturas en la fila y el espacio entre las filas. Sin embargo, estas patentes no proporcionan una comprensión correcta de las interacciones entre las aberturas adyacentes de la bandeja y, por tanto, los espacios "requeridos" entre las aberturas no proporcionan un rendimiento óptimo de la bandeja (por ejemplo, capacidad y/o eficacia). Por lo tanto, es muy deseable obtener una mejor comprensión de estas interacciones y proporcionar diseños de aberturas y espacios que mejoren el rendimiento de la bandeja.
El documento WO 99/24135 A1 divulga un conjunto de bandeja de bajante para una columna de proceso de contacto vapor-líquido, en donde el conjunto de bandeja define una dirección de flujo de líquido en la que el líquido se dirige a través del conjunto de bandeja y hacia abajo desde el mismo, y dirige el flujo de vapor hacia arriba a través del líquido, el conjunto de bandeja comprende: un anillo periférico adaptado para fijarse a la columna; una bandeja soportada por el anillo y que presenta un área interior dispuesta dentro de la periferia del anillo y un área periférica exterior que cubre el anillo; una primera pluralidad de válvulas formadas en el área interior de la bandeja para definir un área activa de contacto vapor-líquido; y una segunda pluralidad de válvulas formadas en la bandeja, cada una de las segundas válvulas solapa las áreas central y periférica de la bandeja para aumentar el área de contacto activa vapor-líquido del conjunto de bandeja para incluir una fracción del área periférica exterior de la bandeja.
El documento US 2045 518 A se refiere a una torre de destilación que incluye una bandeja que comprende una sección de casquete de burbujeo, una sección de entrada de líquido, una sección de salida de líquido y una sección de filtro que tiene medios para aliviar el exceso de presión generada debajo de la bandeja que no se puede aliviar a través de la sección de casquete de burbujeo.
Se observa además que las bandejas están soportadas dentro de las columnas por soportes de bandejas subyacentes. Los soportes de bandejas subyacentes pueden interactuar con las aberturas de la bandeja para proporcionar regiones de espacio muerto en las bandejas donde hay una interacción de vapor/líquido reducida. Por lo tanto, es muy deseable comprender mejor estos espacios muertos en la bandeja y proporcionar maneras de incrementar las interacciones vapor/líquido en los mismos para mejorar el rendimiento de la bandeja.
Resumen de la invención:
La presente invención proporciona un aparato de bandeja de contacto vapor-líquido para su uso en una columna de separación, en donde el aparato comprende una bandeja y un soporte de bandeja, en donde:
dicho soporte de bandeja comprende uno o más elementos seleccionados del grupo que consiste en: un anillo, un anillo parcial subyacente y que soporta una región circunferencial de la bandeja, un soporte subyacente y que soporta una región circunferencial de la bandeja, una pestaña subyacente y que soporta una región circunferencial de la bandeja, una viga transversal subyacente y que soporta una región cordal de la bandeja y
un panel de bandeja que forma una viga transversal que soporta una parte de un panel de bandeja o paneles de bandejas adyacentes;
una pluralidad de aberturas de aireación del área de soporte están formadas en la bandeja lateralmente adyacentes al soporte de bandeja;
una o más de la pluralidad de aberturas de aireación del área de soporte están al menos parcialmente cubiertas por una tapa, dicha tapa está posicionada para interactuar con el vapor que pasa a través de la abertura de aireación del área de soporte, en donde la tapa comprende un toldo dispuesto sobre la bandeja y que cubre al menos parcialmente la abertura de aireación del área de apoyo, en donde el toldo está conectado a una o más patas dispuestas a través de la abertura de aireación del área de apoyo que se puede mover verticalmente dentro de la abertura de aireación del área de apoyo para permitir la variación de la altura del toldo desde la cubierta de la bandeja y que está provisto de uno o más apoyos dispuestos debajo de la bandeja, en donde los apoyos interactúan con la parte inferior de la bandeja para evitar que se retire la tapa de la bandeja, de modo que cuando el toldo se aleja de la bandeja este se inclina en un ángulo oblicuo con respecto a la bandeja exponiendo una abertura que apunta en la dirección del soporte de bandeja subyacente y, a medida que el toldo se aleja de la cubierta de la bandeja, la abertura que apunta en la dirección del soporte de bandeja adyacente subyacente se hace más grande, desviando así más vapor en la dirección y hacia una posición por encima del soporte de bandeja, de modo que más del 75 % del vapor que pasa a través de la abertura de aireación del área de soporte se dirige lateralmente a través de la bandeja y sobre un soporte de bandeja subyacente.
Este aparato de bandeja de contacto vapor-líquido se puede utilizar en una columna de fraccionamiento que comprende una o más de estas bandejas de contacto vapor-líquido.
Un método para producir una corriente superior y una corriente inferior a partir de una o más corrientes de alimentación puede comprender las etapas de:
(i) introducir una o más corrientes de alimentación a una columna de fraccionamiento antes mencionada, y (ii) tratar el fraccionamiento de masa en condiciones operativas suficientes para crear una corriente superior y una corriente inferior,
produciendo de este modo una corriente superior y una corriente inferior a partir de una o más corrientes de alimentación.
Breve descripción de los dibujos
Las Figuras 1 son vistas en sección transversal en alzada lateral de los aparatos de bandeja que no están de acuerdo con la presente invención.
Las Figuras 3-4 son vistas en sección transversal en alzada lateral de los aparatos de bandeja de acuerdo con la presente invención.
Las Figuras 5 y 6 muestran resultados gráficos de la sección Ejemplo.
Descripción detallada de la invención:
La presente descripción se basa en parte en el descubrimiento de los inventores de la presente de los diseños y configuraciones de las aberturas para las bandejas de separación que proporcionan la aireación de partes de la bandeja ubicadas directamente sobre un soporte de bandeja subyacente que también mejora el rendimiento de la bandeja.
I. Soporte de bandeja y aireación del flujo de líquido en la bandeja directamente encima del soporte;
Las bandejas están soportadas típicamente dentro de una columna por un soporte de bandeja que se fija a la columna y subyace y soporta la bandeja y/o uno o más de sus paneles individuales. Las regiones de la bandeja que cubren directamente el soporte de bandeja típicamente no tienen aberturas y, por lo tanto, la trayectoria del flujo de líquido encima de los soportes de bandeja típicamente no está aireada. Como alternativa, estas regiones de la bandeja tienen aberturas pero el flujo de vapor a través de las aberturas está bloqueado por el soporte de bandeja subyacente. En cualquier caso, estas regiones no aireadas se consideran típicamente regiones "muertas" (por ejemplo, no aireadas).
Los inventores de la presente han descubierto que cuando se airean estas regiones típicamente no aireadas de la bandeja, la caída de presión a través de una bandeja se puede reducir/minimizar mientras se aumenta la capacidad de la bandeja. Por tanto, en la presente invención, los aparatos de bandeja de contacto vapor-líquido comprenden: una bandeja y un soporte de bandeja, en donde la bandeja está soportada por el soporte de bandeja; y estructuras capaces de (por ejemplo, medios para) airear al menos una parte de la trayectoria principal del flujo de líquido directamente por sobre el soporte de bandeja. De acuerdo con la presente invención, como se muestra en las Figuras 1-4, las estructuras capaces de airear al menos una porción del líquido 602 directamente sobre el soporte de
bandeja 604 incluyen una o más aberturas de aireación del área de soporte 603 formadas en la bandeja 601 y colocadas adyacentes (lateralmente) al soporte de bandeja subyacente 604. Como se muestra en la Figura 1, las aberturas de aireación del área de soporte 603 se colocan preferentemente dentro de 5 mm, preferentemente dentro de 2,5 mm, con mayor preferencia dentro de aproximadamente 1,5 mm, o menos, adyacentes a un soporte de bandeja subyacente 604.
De acuerdo con la presente invención, el flujo de vapor 606 que sale de la abertura de aireación del área de soporte 603 se desvía en la dirección de y sobre el soporte de bandeja adyacente 604 por medio de la tapa, por lo que la abertura de aireación del área de soporte 603 está cubierta al menos parcialmente. De acuerdo con la presente invención, más del 75 % (o todo) del vapor que pasa a través de la abertura de aireación del área de soporte se desvía en la dirección y en una posición que cubre el soporte de bandeja subyacente adyacente.
En realizaciones preferidas, la tapa de la abertura tiene una o más aberturas colocadas para dirigir más del 75 % del vapor que pasa a través de la abertura de aireación del área de soporte en la dirección de y hacia una posición que cubre el soporte de bandeja subyacente adyacente. La tapa puede tener opcionalmente aberturas adicionales colocadas para dirigir el vapor a través de otras partes de la bandeja que no están directamente encima de un soporte de bandeja. Las tapas son válvulas flotantes que tienen alturas variables con respecto a la cubierta de la bandeja durante el funcionamiento de la bandeja.
La tapa se puede abrir y cerrar de manera que la altura de la tapa y su(s) abertura(s) correspondiente(s) son variables con respecto a la cubierta de la bandeja dependiendo de la tasa de flujo de vapor a través de la abertura de aireación del área de soporte, el nivel de líquido en la bandeja, o ambos, la tasa de flujo de vapor a través de la abertura de aireación del área de soporte y el nivel de líquido en la bandeja.
Como se muestra en la Figura 2, los inventores de la presente han descubierto una tapa flotante 808 particularmente preferida para su uso con la(s) abertura(s) de aireación del área de soporte 803. La tapa 808 incluye un toldo cóncavo 810, una o más partes de patas 812 y una o más partes de apoyo 814. Cuando la tapa 808 está asociada con la(s) abertura(s) de aireación del área de soporte 803, el toldo cóncavo 810 se orienta hacia la bandeja 801 y cubre al menos parcialmente la abertura de aireación del área de soporte 803. La una o más patas 812 están conectadas al toldo 810 y están dispuestas a través de la abertura de aireación del área de soporte 803. El uno o más apoyos 814 están dispuestos debajo de la bandeja 801 e interactúan con la parte inferior de la bandeja 801 para evitar la extracción de la tapa 808 de la bandeja 801 después de su inserción inicial. Cuando la tapa 808 se mueve desde una posición cerrada a una abierta, la(s) pata(s) 812 se mueven hacia dentro e interactúan con la abertura de aireación del área de soporte 803 a medida que el toldo 810 se aleja de la bandeja 801. A medida que el toldo 808 se aleja de la bandeja 801, este se inclina en un ángulo oblicuo con respecto a la bandeja 801, exponiendo una abertura que apunta en la dirección de un soporte de bandeja subyacente 804. A medida que el toldo 810 se aleja de la cubierta de la bandeja 801, la abertura que apunta en la dirección del soporte de bandeja adyacente subyacente 804 se hace más grande, desviando así más flujo de vapor 806 en la dirección de y hacia una posición por encima del soporte de bandeja 804. El toldo 810 puede continuar alejándose de la bandeja 801, y preferentemente puede continuar inclinándose, hasta que los apoyos 814 dispuestos debajo de la bandeja 801 se acoplen con la parte inferior de la bandeja 801 cuando la tapa 808 está en una posición completamente abierta o completamente inclinada.
El uso de una sombrilla o toldos de forma cóncava con la presente válvula basculante puede crear un perfil de flujo de vapor preferido que desvíe el vapor sobre el soporte de bandeja subyacente adyacente. Aquí el flujo de vapor interactúa con la tapa para levantar la tapa de la cubierta de la bandeja. A medida que el vapor interactúa con la sombrilla o el toldo con forma cóncava, la dirección del flujo de vapor cambia de alejándose verticalmente de la cubierta de la bandeja a horizontalmente a lo largo de la cubierta de la bandeja y sobre un soporte adyacente. En ciertas realizaciones, la sombrilla o toldo con forma cóncava se puede proporcionar de manera que parte del vapor se redirija en un ángulo oblicuo hacia la cubierta de la bandeja lejos de las correspondientes aberturas de aireación del área de soporte, pero aún en la dirección del soporte del área de la bandeja adyacente subyacente. En otras realizaciones, se puede permitir que una parte (por ejemplo, menos del 50 %) del vapor que pasa a través de las aberturas de aireación del área de soporte pase a través de otras aberturas en la tapa 808 que no dan como resultado la aireación de líquido sobre el soporte de bandeja adyacente.
La capacidad de inclinación de la tapa 808 se proporciona preferentemente mediante la interacción física entre la(s) pata(s) 812 de la tapa 808 y la abertura de aireación del área de soporte 803 de la bandeja 801. En esta realización, y como se muestra en las Figuras 3 y 4 (que muestran respectivamente una válvula en las posiciones cerrada y abierta), la(s) pata(s) 912, 1012 pueden ser ahusadas (como se muestra en la Figura 4) o con forma basculante (como se muestra en la Figura 4), entre el toldo 910, 1010 y uno o más apoyos 914, 1014. Por ejemplo, cuando la(s) pata(s) 912 son ahusadas o tienen una porción ahusada, la(s) pata(s) 912 tiene(n) un ancho mayor ubicado hacia el toldo 910 en comparación con un ancho menor ubicado hacia uno o más apoyos 914. Esta característica permite que la(s) pata(s) 912 interactúe(n) con la abertura 903 cuando se abre la tapa 908 y permite que el toldo 910 se incline con respecto a la bandeja 901 al abrir la tapa 908. En otro ejemplo, en el que la(s) pata(s) 1012 tiene(n) forma basculante o tiene(n) una parte con forma basculante, la(s) pata(s) 1012 puede(n) tener un ancho constante entre el toldo y uno o más apoyos 1014. En esta realización, la(s) pata(s) 1012 tiene(n) una forma arqueada, o de otra
manera, una forma basculante, en donde la interacción entre la(s) pata(s) con forma basculante/arqueada y la abertura de aireación del área de apoyo 1003 permite(n) que el toldo se incline con respecto a la bandeja cuando la tapa se abre. De nuevo, en estas realizaciones, el toldo dirige activamente el flujo de vapor 1006 hacia una posición que está sobre el soporte de bandeja subyacente lateralmente adyacente 1004.
Además, como se muestra en la Figura 3, una o más de las patas 912, y/o uno o más de los apoyos 914, pueden tener una estructura tal como una pestaña, una protuberancia o un saliente 918 que puede interactuar más con la parte inferior de la bandeja 901 para resistir la retirada de la tapa 908 después que se inserte en la abertura 903. La pestaña, la protuberancia o el saliente 918 se puede proporcionar después de la inserción de las patas 912 y los apoyos 914 a través de la abertura 903 como etapa final del montaje de la tapa. En algunas realizaciones, cuando la tapa 908 tiene más de una pata 912 (por ejemplo, dos patas 912) y/o más de un pie 914 (por ejemplo, dos apoyos 914), la pestaña, protuberancia o saliente 918 correspondiente se puede formar en solo una de las patas 912 o en solo uno de los apoyos 914. En esta realización, la pata y/o pie correspondiente sería asimétrico a la otra pata y/o pie y evitaría además la extracción de la tapa 908 después de la inserción en la abertura 903. Esta característica también facilitaría la fabricación y/o el ensamblaje de la bandeja, ya que la pestaña, la protuberancia o el saliente 918 correspondiente podrían usarse para guiar la alineación adecuada de la tapa 908 en la abertura correspondiente de modo que la tapa 908 se incline en la dirección adecuada (por ejemplo, lejos del soporte subyacente 904) para asegurar una polarización adecuada del vapor sobre el soporte subyacente. En otras realizaciones, la estructura (por ejemplo, protuberancia, reborde, saliente, etc.) que puede resistir la extracción de la tapa 908 después que se inserta en la abertura se forma en la tapa antes de la inserción en la abertura. En esta realización, la(s) patas(s) puede(n) tener suficiente elasticidad para permitir una ligera flexión de la(s) patas(s) para su inserción en la abertura y el paso de la estructura (por ejemplo, protuberancia, pestaña, saliente, etc.) y posteriormente permitir que la pata recupere su forma original después de la inserción.
II. Columnas de transferencia de masa y métodos de operación:
Los aparatos de bandeja de contacto de la presente invención están destinados a ser utilizados en columnas de transferencia de masa. Por tanto, en un aspecto adicional, la presente invención proporciona una columna de transferencia de masa que comprende uno o más aparatos de bandeja de contacto de acuerdo con cualquier realización descrita en el presente documento.
La(s) bandeja(s) está(n) dispuesta(s) horizontalmente en una configuración separada a lo largo de la altura de la columna de modo que el líquido entre a la bandeja en una sección de bajante de entrada desde más arriba en la columna y salga de la bandeja por su bajante de salida a una posición más baja en la columna. En las realizaciones preferidas, la columna tendrá una pluralidad de bandejas de contacto dispuestas horizontalmente en donde 5 % o más, 15 % o más, 25 % o más, 50 % o más, 75 % o más, o todas las bandejas dentro de la columna incluyen un aparato de bandeja de acuerdo con cualquier realización descrita en el presente documento.
En otra realización, una columna de transferencia de masa convencional existente se puede modernizar para incluir uno o más aparatos de bandeja de acuerdo con cualquier realización descrita en el presente documento. La decisión de modernizar una columna existente se puede tomar para aumentar la capacidad de la columna sin tener que incurrir en el costo del diseño y reemplazo de la columna completa.
La presente invención también proporciona un método para producir una corriente de ducto de subida y una corriente de bajada a partir de una o más corrientes de alimentación. Se pueden proporcionar o eliminar de la columna otras corrientes tales como corrientes de subproductos o corrientes de alimentación secundaria. El método incluye una primera etapa de introducir una o más corrientes de alimentación en una columna de transferencia de masa que tiene un aparato de bandeja dispuesto horizontalmente de acuerdo con cualquier realización descrita en el presente documento. Una segunda etapa incluye tratar la una o más corrientes de alimentación en condiciones operativas dentro de la columna lo suficiente para crear una corriente superior y una corriente inferior. El funcionamiento de las columnas de transferencia de masa es bien conocido en la técnica y las condiciones de funcionamiento no están particularmente limitadas.
III. Aumento de la capacidad y eficiencia de la bandeja y disminución de la caída de presión del lado del vapor a lo largo de la bandeja:
Los inventores de la presente han descubierto que la capacidad operativa de la bandeja se puede incrementar mientras se mantiene o mejora la eficiencia de la bandeja y mientras se mantiene o se reduce la caída de presión a través de la bandeja. Estos atributos se pueden lograr empleando: los diseños de apertura descritos en el presente documento; las maneras de airear la trayectoria del flujo de líquido de la bandeja por encima de los soportes de bandeja descritos en el presente documento; o la combinación de ambos.
En algunas realizaciones, la capacidad operativa de la bandeja se puede incrementar en un 5 % o más, un 10 % o más, un 15 % o más, o un 20 % o más en las bandejas que no incluyen estas características. En otras realizaciones, la capacidad operativa de la bandeja aumenta entre un 5 % y un 25 % sin reducir la eficiencia de la bandeja.
Incluso en otras realizaciones, la caída de presión del lado del vapor a través de la bandeja se puede reducir en un 5 % o más, un 10 % o más, un 15 % o más, o un 20 % o más en las bandejas que no tienen estas características sin reducir la eficiencia de la bandeja. En otras realizaciones, la caída de presión del lado del vapor a través de la bandeja se reduce entre un 5 % y un 25 % sin reducción de la eficacia de la bandeja.
Incluso en realizaciones adicionales, a medida que aumenta la carga de gas de la bandeja, las bandejas de la presente invención demuestran un aumento en la eficiencia de separación de las bandejas de 5 % o más, 10 % o más, 15 % o más, o 20 % o más sobre bandejas que no tienen estas características.
La referencia a lo largo de la descripción a "una realización", "otra realización", "algunas realizaciones", etc., significa que un elemento particular (por ejemplo, elemento, estructura, propiedad y/o característica) descrita en la conexión con la realización se incluye en al menos una realización descrita en el presente documento, y puede estar presente o no en otras realizaciones. Además, debe entenderse que los elementos descritos pueden combinarse de cualquier manera adecuada con cualquier otra de las diversas realizaciones.
IV. Ejemplos:
Habiendo descrito la invención en detalle, se proporcionan los siguientes ejemplos. Los ejemplos no deben considerarse como limitantes del alcance de la invención, sino simplemente como ilustrativos y representativos de la misma.
Tres bandejas (por ejemplo, cubiertas) que tienen diferentes configuraciones de apertura y, opcionalmente, medios para airear la trayectoria del flujo de líquido por encima del soporte de bandeja se estudian en condiciones idénticas en un entorno de prueba (cubierta base, cubierta I y cubierta II). La cubierta base y las cubiertas I y II se consideran en el presente documento como un ejemplo comparativo.
La cubierta base se basa en recomendaciones comerciales comunes para la disposición de aberturas en una cubierta de la bandeja (por ejemplo, normas comerciales vigentes antes de la presente invención). La cubierta base tiene una pluralidad de aberturas para el paso de fluido a través de la bandeja. Las aberturas están dispuestas en un primer grupo de tres filas adyacentes que se extienden paralelas a una trayectoria principal del flujo de líquido de la bandeja. Las aberturas de la fila central están desplazadas a lo largo de la trayectoria principal del flujo de líquido en la bandeja desde las aberturas adyacentes de las otras dos filas para formar un patrón triangular de aberturas adyacentes a través de las tres filas adyacentes. Las aberturas tienen un largo y un ancho, cada largo está orientado a lo largo de su fila y cada ancho está orientado perpendicular a su fila. Los centros de las aberturas adyacentes dentro de cada fila están separados por un primer espacio que es menor que 2,5 veces la longitud promedio de las aberturas en esa fila. Las filas adyacentes están separadas por un segundo espacio que es mayor que 2,5 veces el ancho medio de las aberturas de las filas adyacentes. La cubierta base está soportada por un soporte de bandeja y no se proporcionan medios de aireación para airear la trayectoria del flujo de líquido en la cubierta directamente sobre el soporte de bandeja.
La cubierta I es similar a la cubierta base. La primera diferencia entre la cubierta I y la cubierta base es que los centros de las aberturas adyacentes dentro de cada fila están separados por un primer espacio que es igual a o está entre 2,5 y 4,5 veces la longitud media de las aberturas en esa fila. La segunda diferencia entre la cubierta I y la cubierta base es que las filas adyacentes están separadas por un segundo espacio que es igual a o está entre 1,5 y 2,5 veces el ancho medio de las aberturas de las filas adyacentes. Al igual que la cubierta base, la cubierta I está soportada por un soporte de bandeja y no se proporcionan medios de aireación para airear la trayectoria del flujo de líquido en la cubierta directamente sobre el soporte de bandeja.
La cubierta II es similar a la cubierta I y contiene las mismas diferencias que la cubierta I en comparación con la cubierta base. La cubierta II, sin embargo, incluye otra diferencia en que la cubierta II estaba soportada por un anillo de bandeja de soporte que tiene aberturas en comunicación de fluidos con las aberturas de la bandeja que cubren el anillo. Esta comunicación de fluidos permite la aireación de la trayectoria del flujo de líquido en la cubierta directamente sobre el soporte de bandeja. También se observa que se obtuvieron resultados similares a los resultados de la prueba de la cubierta II en pruebas adicionales donde la bandeja estaba, de acuerdo con la presente invención, en contacto directo con el anillo de soporte, sin embargo, se colocaron válvulas basculantes en la bandeja adyacente (por ejemplo, radialmente/lateralmente) al anillo de soporte para dirigir y dispersar el vapor radialmente hacia fuera (por ejemplo, radialmente) sobre el anillo para airear la trayectoria del flujo de líquido en la bandeja por encima del anillo.
Los resultados de las pruebas gráficas para las cuatro bandejas anteriores se representan entre sí en las Figuras 5 y 6. Como puede verse en las Figuras 5 y 6, las bandejas de las cubierta I y II y, por lo tanto, también de acuerdo con la presente invención que comprenden válvulas basculantes, muestran una capacidad mejorada, una pérdida de presión del lado del vapor mantenida y/o disminuida, y una eficiencia de separación de bandejas mantenida y/o aumentada en comparación con la cubierta base.
Claims (1)
- REIVINDICACIONESUn aparato de bandeja de contacto vapor-líquido para su uso en una columna de separación, dicho aparato comprende una bandeja y un soporte de bandeja (804, 904, 1004), en donde:dicho soporte de bandeja (804, 904, 1004) comprende uno o más elementos seleccionados del grupo que consiste en: un anillo subyacente y que soporta una región circunferencial de la bandeja, un anillo parcial subyacente y que soporta una región circunferencial de la bandeja, un soporte subyacente y que soporta una región circunferencial de la bandeja, un reborde subyacente y que soporta una región circunferencial de la bandeja, una viga transversal subyacente y que soporta una región cordal de la bandeja y un panel de bandeja que forma una viga transversal que soporta una porción de un panel de bandeja adyacente o paneles de la bandeja;una pluralidad de aberturas de aireación del área de soporte (803, 903, 1003) están formadas en la bandeja lateralmente adyacentes al soporte de bandeja (804, 904, 1004); una o más de la pluralidad de aberturas de aireación del área de soporte (803, 903, 1003) están al menos parcialmente cubiertas por una tapa (808, 908), dicha tapa está colocada para interactuar con el vapor que pasa a través de la abertura de aireación del área de soporte, en donde la tapa (808, 908) comprende un toldo (810, 910, 1010) dispuesto sobre la bandeja y que cubre al menos parcialmente la abertura de aireación del área de soporte (803, 903, 1003), en donde el toldo (810, 910, 1010) está conectado a una o más patas (812, 912, 1012) dispuestas a través de la abertura de aireación del área de soporte (803, 903, 1003) que se puede mover verticalmente dentro de la abertura de aireación del área de soporte (803, 903, 1003) para permitir la variación de la altura del toldo (810, 910, 1010) desde la cubierta de la bandeja y que está provisto de uno o más apoyos (814, 914, 1014) dispuestos debajo de la bandeja, en donde los apoyos (812, 912, 1012) interactúan con la parte inferior de la bandeja para evitar que se retire la tapa (808, 908) de la bandeja, de modo que a medida que el toldo (810, 910, 1010) se aleja de la bandeja, este se inclina en un ángulo oblicuo con respecto a la bandeja exponiendo una abertura que apunta en la dirección del soporte de bandeja subyacente (804, 904, 1004) y a medida que el toldo (810, 910, 1010) se aleja más de la cubierta de la bandeja, la abertura que apunta en la dirección del soporte de bandeja adyacente subyacente (804, 904, 1004) se hace más grande, desviando así más vapor (806, 906) en la dirección de y hacia una posición por encima del soporte de bandeja (804, 904, 1004) de manera que más del 75 % del vapor (806, 906) que pasa a través de la abertura de aireación del área de soporte (803, 903, 1003) se dirija lateralmente a través de la bandeja y sobre el soporte de bandeja subyacente (804, 904, 1004).El aparato de la reivindicación 1, en donde las patas (912, 1012) son:ahusadas o con forma basculante entre los apoyos (914, 1014) y el toldo (910, 1010) para permitir que el toldo (910, 1010) se incline con respecto a la cubierta de la bandeja a medida que las patas (912, 1012) se mueven dentro de la abertura (803, 903, 1003).
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