BR102015004634A2 - contator de coluna de permuta que consiste em uma disposição de gaxetas estruturadas - Google Patents

contator de coluna de permuta que consiste em uma disposição de gaxetas estruturadas Download PDF

Info

Publication number
BR102015004634A2
BR102015004634A2 BR102015004634A BR102015004634A BR102015004634A2 BR 102015004634 A2 BR102015004634 A2 BR 102015004634A2 BR 102015004634 A BR102015004634 A BR 102015004634A BR 102015004634 A BR102015004634 A BR 102015004634A BR 102015004634 A2 BR102015004634 A2 BR 102015004634A2
Authority
BR
Brazil
Prior art keywords
gasket
structured
contactor
blocks
column
Prior art date
Application number
BR102015004634A
Other languages
English (en)
Other versions
BR102015004634B1 (pt
Inventor
Manel Fourati
Pascal Alix
Yacine Haroun
Original Assignee
IFP Energies Nouvelles
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by IFP Energies Nouvelles filed Critical IFP Energies Nouvelles
Publication of BR102015004634A2 publication Critical patent/BR102015004634A2/pt
Publication of BR102015004634B1 publication Critical patent/BR102015004634B1/pt

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J19/32—Packing elements in the form of grids or built-up elements for forming a unit or module inside the apparatus for mass or heat transfer
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/04—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
    • F25J3/04763—Start-up or control of the process; Details of the apparatus used
    • F25J3/04866—Construction and layout of air fractionation equipments, e.g. valves, machines
    • F25J3/04896—Details of columns, e.g. internals, inlet/outlet devices
    • F25J3/04909—Structured packings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/04—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
    • F25J3/04763—Start-up or control of the process; Details of the apparatus used
    • F25J3/04866—Construction and layout of air fractionation equipments, e.g. valves, machines
    • F25J3/04896—Details of columns, e.g. internals, inlet/outlet devices
    • F25J3/04915—Combinations of different material exchange elements, e.g. within different columns
    • F25J3/04921—Combinations of different material exchange elements, e.g. within different columns within the same column
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/32—Details relating to packing elements in the form of grids or built-up elements for forming a unit of module inside the apparatus for mass or heat transfer
    • B01J2219/322—Basic shape of the elements
    • B01J2219/32203—Sheets
    • B01J2219/3221—Corrugated sheets
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/32—Details relating to packing elements in the form of grids or built-up elements for forming a unit of module inside the apparatus for mass or heat transfer
    • B01J2219/322—Basic shape of the elements
    • B01J2219/32203—Sheets
    • B01J2219/32213—Plurality of essentially parallel sheets
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/32—Details relating to packing elements in the form of grids or built-up elements for forming a unit of module inside the apparatus for mass or heat transfer
    • B01J2219/322—Basic shape of the elements
    • B01J2219/32203—Sheets
    • B01J2219/32224—Sheets characterised by the orientation of the sheet
    • B01J2219/32227—Vertical orientation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/32—Details relating to packing elements in the form of grids or built-up elements for forming a unit of module inside the apparatus for mass or heat transfer
    • B01J2219/322—Basic shape of the elements
    • B01J2219/32203—Sheets
    • B01J2219/32255—Other details of the sheets
    • B01J2219/32262—Dimensions or size aspects
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/32—Details relating to packing elements in the form of grids or built-up elements for forming a unit of module inside the apparatus for mass or heat transfer
    • B01J2219/322—Basic shape of the elements
    • B01J2219/32203—Sheets
    • B01J2219/32265—Sheets characterised by the orientation of blocks of sheets
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/32—Details relating to packing elements in the form of grids or built-up elements for forming a unit of module inside the apparatus for mass or heat transfer
    • B01J2219/322—Basic shape of the elements
    • B01J2219/32203—Sheets
    • B01J2219/32265—Sheets characterised by the orientation of blocks of sheets
    • B01J2219/32268—Sheets characterised by the orientation of blocks of sheets relating to blocks in the same horizontal level
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/32—Details relating to packing elements in the form of grids or built-up elements for forming a unit of module inside the apparatus for mass or heat transfer
    • B01J2219/322—Basic shape of the elements
    • B01J2219/32203—Sheets
    • B01J2219/32265—Sheets characterised by the orientation of blocks of sheets
    • B01J2219/32272—Sheets characterised by the orientation of blocks of sheets relating to blocks in superimposed layers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/32—Details relating to packing elements in the form of grids or built-up elements for forming a unit of module inside the apparatus for mass or heat transfer
    • B01J2219/322—Basic shape of the elements
    • B01J2219/32286—Grids or lattices

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
  • Vaporization, Distillation, Condensation, Sublimation, And Cold Traps (AREA)
  • Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)

Abstract

contator de coluna de permuta que consiste em uma disposição de gaxetas estruturadas. a invenção refere-se a um contator (3) para uma coluna de permuta de calor e/ou de material que compreende uma disposição de duas gaxetas estruturadas (a, b) que desenvolvem áreas de superfície geométricas diferentes e têm direções principais paralelas. a invenção refere-se, também, a uma coluna de permuta de calor, a uma estrutura flutuante e ao uso de uma coluna equipada com tal contator.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "CONTA-TOR DE COLUNA DE PERMUTA QUE CONSISTE EM UMA DISPOSIÇÃO DE GAXETAS ESTRUTURADAS".
CAMPO DA INVENÇÃO
[0001] A presente invenção refere-se à esfera de colunas de contato de gases/líquidos em alto mar e, mais particularmente, a unidades de tratamento de gás, captura de C02, desidratação ou destilação em alto mar.
ANTECEDENTES DA INVENÇÃO
[0002] As unidades de tratamento de gás e/ou captura de C02 em alto mar que usam processos de lavagem à base de amina compreendem colunas de regeneração e absorção de líquidos ou fluidos gasosos. Essas colunas operam sob condições de fluxo de gás/líquido con-tracorrente ou concorrente e são instaladas em embarcações, barcaças flutuantes ou plataformas em alto mar do tipo FPSO (produção de flutuante, armazenamento e descarregamento em alto mar) ou do tipo FLNG (Gás Natural Liquefeito Flutuante), por exemplo. As barcaças flutuantes também compreendem colunas de destilação ou desidratação.
[0003] As colunas usadas nessas unidades de tratamento de gás e/ou de captura de C02 e/ou de destilação e/ou de desidratação em alto mar são geralmente baseadas no princípio de uma troca de calor e/ou material entre o gás e o fluido que circulam nas colunas. As colunas de contato geralmente consistem em um enclausuramento cilíndrico dotado de elementos de contato internos que promovem a permuta entre os fluidos. Os elementos de contato (contatores) que aumentam a área de superfície de contato podem ser gaxetas estruturadas, gaxe-tas aleatórias ou bandejas. A Figura 1 mostra um caso particular de uma coluna de tratamento de gás 1 equipada com uma bandeja distribuidora no topo da coluna. Nesse exemplo, o gás (G) e o líquido (L) circulam em um fluxo contracorrente. Convencionalmente, essa coluna de tratamento de gás 1 compreende várias seções 3 preenchidas por um contator e uma bandeja distribuidora 2 é disposta acima de cada contator 3. O contator de gás/líquido faz o contato do gás G com o líquido L de forma a possibilitar permutas.
[0004] As colunas de contato de gás/líquido consideradas são colocadas em estruturas flutuantes dos tipos de embarcação, plataforma ou barcaça, por exemplo, sensíveis ao movimento das ondas. Portanto, os equipamentos instalados nessas unidades, notavelmente as bandejas de distribuição de gás/líquido, passam por movimentos de ondas com até seis graus de amplitude (guinada, caturro, balanço, afundamento, deriva, escora).
[0005] A título de informação indicativa, o ângulo associado à combinação das oscilações de caturro e balanço é na ordem de +/- 5o com um período que se estende de 10 a 20 s. As ordens de magnitude das acelerações longitudinal, transversal e vertical encontradas na coluna variam respectivamente entre 0,2/0,8/0,2 m/s2 6 m acima do convés no qual a coluna é disposta e 0,3/1,3/0,3 m/s2 50 m acima do convés. Sob tais condições, a operação de colunas convencionais de contato pode ser perturbada grandemente. De fato, o efeito do movimento das ondas pode degradar a homogeneidade da distribuição de fase na seção de coluna.
[0006] Caso não seja controlada, essa distribuição insatisfatória no leito de gaxeta pode degradar substancialmente os desempenhos da coluna de contato. A fim de evitar esse tipo de problema, várias pilhas de gaxeta estruturada adequadas foram desenvolvidas.
[0007] Por exemplo, o pedido de patente ne US 5.486.318 revela modalidades de contator com o particionamento da seção de gaxeta. Em uma primeira modalidade, a seção de gaxeta é particionada por paredes perfuradas. A coluna, portanto, é constituída de vários com- partimentos equipados com gaxetas estruturadas. Em uma segunda modalidade, cada seção de gaxeta é perpendicularmente adjacente à outra seção e, desse modo, a seção total da coluna é constituída de uma multiplicidade de seções de gaxeta estruturada. Entretanto, para as modalidades descritas nessa patente, o modo de particionamento usado pode degradar a homogeneidade do fluxo na coluna. De fato, quando uma fração do líquido, sob o efeito do movimento do mar, se move radialmente a partir de uma seção à outra, o líquido se acumula no plano de obstrução, isto é, dependendo da modalidade, uma parede perfurada ou uma placa de gaxeta. O acúmulo de líquido vindo de várias chapas de gaxeta tende a formar um percurso preferencial para o líquido e o gás, o que desse modo degrada os desempenhos de transferência da coluna de contato.
[0008] Ademais, o Pedido de Patente n- US 5.984.282 revela uma modalidade de uma disposição de contator em que a gaxeta estruturada é disposta de uma maneira específica de forma a permitir uma distribuição uniforme. Entretanto, essa implantação é complexa.
[0009] Além disso, os Pedidos de Patente n° US 7.559.539 e US 7.559.540 revelam modalidades de contator em que o leito de gaxeta consiste em dois tipos de gaxeta estruturada (áreas de superfície geométrica, ângulos, etc.). Os leitos de gaxeta com diferentes áreas podem ser sobrepostos na direção axial da coluna ou na direção radial de acordo com a patente. Nos Pedidos de Patente n- US 7.559.539 e US 7.559.540, a seção da coluna não é dividida em várias seções de gaxeta, portanto, sob a ação do movimento tridimensional das ondas, as modalidades não possibilitam evitar o deslocamento lateral do líquido em todas as direções. Essas modalidades, portanto, não fornecem uma boa distribuição das fases de líquido e vapor em um ambiente em alto mar.
[0010] A fim de superar essas dificuldades, a invenção refere-se a um contator para uma coluna de permuta de calor e/ou de material que compreende uma disposição de duas gaxetas estruturadas que desenvolvem áreas de superfície geométrica diferentes e têm direções principais paralelas. A presente invenção, desse modo, possibilita assegurar uma boa homogeneidade e uniformidade da distribuição no leito de gaxeta estruturada o que, portanto, fornece uma operação fácil da coluna, notavelmente em caso de inclinação da mesma, independentemente da direção da inclinação da coluna.
SUMÁRIO DA INVENÇÃO
[0011] A invenção refere-se a um contator para uma coluna destinado à permuta de calor e/ou de material entre dois fluidos, sendo que o dito contator compreende pelo menos uma camada de gaxeta que consiste em uma disposição de pelo menos uma primeira gaxeta estruturada e uma segunda gaxeta estruturada que desenvolve uma área de superfície geométrica específica maior do que a dita primeira gaxeta estruturada. A direção principal da dita primeira gaxeta estruturada é paralela à direção principal da dita segunda gaxeta estruturada.
[0012] De acordo com a invenção, as ditas primeira e segunda gaxetas estruturadas são dispostas como blocos de gaxeta estruturada, sendo que cada bloco da dita primeira gaxeta estruturada é cercado por blocos da dita segunda gaxeta estruturada.
[0013] Vantajosamente, os ditos blocos são substancialmente pa-ralelepipédicos, cilíndricos, prismáticos e/ou apresentam o mesmo formato das porções de cilindro.
[0014] Preferencialmente, o volume de cada bloco da dita segunda gaxeta estruturada é menor do que o volume de cada bloco da dita primeira gaxeta estruturada.
[0015] De acordo com uma modalidade da invenção, os ditos blocos são substancialmente paralelepipédicos, sendo que os ditos blocos da dita segunda gaxeta estruturada formam, em um plano horizontal, faixas substancialmente perpendiculares.
[0016] Alternativamente, os ditos blocos são substancialmente cilíndricos, sendo que os ditos blocos da dita segunda gaxeta estruturada formam, em um plano horizontal, círculos substancialmente concêntricos.
[0017] Vantajosamente, a periferia do dito contador consiste na dita segunda gaxeta estruturada.
[0018] De acordo com um aspecto da invenção, a área de superfície geométrica específica da dita primeira gaxeta estruturada varia entre 100 e 375 m2/m3 e é preferencialmente substancialmente igual a 250 m2/m3.
[0019] Ademais, a área de superfície geométrica específica da dita segunda gaxeta estruturada varia entre 250 e 750 m2/m3 e é preferencialmente substancialmente igual a 500 m2/m3.
[0020] Preferencialmente, o dito contador compreende várias camadas de gaxeta para as quais as direções principais são substancialmente perpendiculares uma à outra.
[0021] Ademais, a invenção refere-se a uma coluna que se destina à permuta de calor e/ou de material entre um gás e um líquido, em que os dois fluidos são contatados por meio pelo menos de um contator de acordo com a invenção.
[0022] A invenção também se refere a uma estrutura flutuante, notavelmente para a recuperação de hidrocarbonetos. A mesma compreende pelo menos uma coluna destinada à permuta de calor e/ou de material entre um gás e um líquido de acordo com a invenção.
[0023] Além disso, a invenção refere-se ao uso de uma coluna de acordo com a invenção para processos de tratamento de gás, de captura de C02, de destilação ou de conversão de ar.
BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS
[0024] Outros recursos e vantagens do método de acordo com a invenção se esclarecerão a partir da leitura da descrição abaixo de modalidades dadas como exemplos não limitantes, com referência às figuras anexas, nas quais: - a Figura 1, já descrita, ilustra o caso em particular de uma coluna de tratamento gás ou captura de C02 equipada com uma bandeja distribuidora no topo da coluna, - a Figura 2 ilustra um contator que consiste em duas camadas de gaxeta estruturada, - as Figuras 3 a 8 ilustram diferentes modalidades da disposição das gaxetas estruturadas de um contator de acordo com a invenção, e - a Figura 9 ilustra duas placas consecutivas de uma gaxeta estruturada.
DESCRIÇÃO DETALHADA
[0025] A invenção refere-se a um contator para uma coluna destinada à permuta de calor e/ou de material entre dois fluidos. Um contator é um elemento que possibilita que dois fluidos sejam contatados de forma a promover permutas de calor e/ou de material entre os dois fluidos. O contator de acordo com a invenção compreende pelo menos uma camada de gaxeta que consiste em pelo menos uma primeira gaxeta estruturada e uma segunda gaxeta estruturada que desenvolve uma área de superfície geométrica específica maior do que a primeira gaxeta estruturada. De acordo com a invenção, em cada camada de gaxeta, a direção principal da primeira gaxeta estruturada é paralela à direção principal da segunda gaxeta estruturada.
[0026] O que é chamado de gaxeta estruturada é uma pilha de placas corrugadas ou de chapas dobradas dispostas de maneira organizada em forma de blocos grandes conforme descrito notavelmente nos Pedidos de Patente n2 FR 2.913.353 (US 2010/0.213.625), US 3.679.537 e US 4.296.050. As gaxetas estruturadas promovem a vantagem de fornecer uma grande área de superfície geométrica para cer- to diâmetro representativo. As placas que compõem a gaxeta estruturada compreendem, no plano transversal, uma direção principal. A direção principal, desse modo, é uma direção perpendicular ao eixo vertical, definido pela estrutura das placas. A Figura 9 mostra um exemplo de duas placas corrugadas 5 consecutivas de uma gaxeta estruturada. Nessa figura, o eixo z corresponde ao eixo vertical no qual o fluxo de fluido ocorre e os eixos x e y definem um plano horizontal (transversal). A direção principal Dir da gaxeta estruturada é mostrada nessa figura e corresponde à direção ortogonal do eixo vertical que atravessa os vértices (ou espaços ocos) das corrugações das placas da gaxeta estruturada. Nessa figura, a direção principal da gaxeta estruturada é paralela ao eixo x.
[0027] Convencionalmente, o contator compreende várias camadas de gaxeta estruturada empilhadas umas em cima das outras. A Figura 2 ilustra um contator 3 que consiste em duas camadas de gaxeta estruturada 4. A fim de promover permutas entre os fluidos, as camadas do contator têm diferentes direções principais, são preferencialmente substancialmente perpendiculares umas às outras. A altura das camadas pode variar entre 0,1 e 0,3 m e é preferencialmente igual a 0,21 m.
[0028] A área de superfície geométrica específica de uma gaxeta estruturada corresponde à área total desenvolvida pela gaxeta, sendo que essa área de superfície é expressa como a área de superfície geométrica da gaxeta por unidade de volume. Convencionalmente, as gaxetas estruturadas podem desenvolver áreas de superfície geométrica específicas que variam entre 100 e 750 m2/m3. Como um resultado dessa colocação geométrica, as gaxetas estruturadas desenvolvem áreas de superfície específicas que são maiores do que aquelas de gaxetas aleatórias com a mesma capacidade hidráulica.
[0029] De acordo com a invenção, as direções principais das se- ções de gaxeta estruturada que tem diferentes áreas de superfície geométrica são paralelas umas às outras. As gaxetas estruturadas podem ter estruturas idênticas com diferentes dimensões ou podem ter estruturas diferentes. A divisão da seção de gaxeta em vários leitos com diferentes áreas de superfície geométrica específicas possibilita evitar um deslocamento maciço do líquido lateralmente ou a formação de percursos preferenciais na gaxeta, sob o efeito do movimento das ondas. De fato, a seção de gaxeta com uma área de superfície geométrica maior possibilita atenuar/desacelerar a inércia e o deslocamento lateral das fases de líquido e vapor, o que desse modo fornece uma boa homogeneidade de distribuição de fase na gaxeta estruturada. Além disso, o limiar entre as várias seções de gaxeta não é obstruído. Desse modo, a presente invenção possibilita a fornecer uma distribuição homogênea e uniforme das fases líquida e gasosa por meio da disposição de duas seções de gaxeta com um gradiente de área de superfície geométrica específica.
[0030] Vantajosamente, a primeira e a segunda gaxetas estruturadas são dispostas dessa forma de modo a formar blocos de gaxeta estruturada. Cada bloco de gaxeta estruturada consiste em um tipo de gaxeta estruturada (ou a primeira gaxeta estruturada ou a segunda gaxeta estruturada). Como um exemplo não limitante, os blocos são paralelepipédicos, cilíndricos, prismáticos ou têm o mesmo formato de uma porção de cilindro. Vantajosamente, cada bloco que consiste na primeira gaxeta estruturada é cercado pelos blocos que consistem na segunda gaxeta estruturada. Quando um bloco que consiste na primeira gaxeta estruturada é disposto na periferia do contator, o mesmo é cercado pelos blocos que consistem na segunda gaxeta estruturada e na coluna (casco da coluna). A colocação do contator em forma de blocos possibilita atenuar/desacelerar a inércia e o deslocamento dos fluidos em todas as direções. A fim de aperfeiçoar a homogeneidade de distribuição, os blocos que consistem na segunda gaxeta estruturada apresentam um volume menor do que os blocos que consistem na primeira gaxeta estruturada. O volume dos blocos que consistem na segunda gaxeta estruturada é geralmente menor do que o volume de os blocos que consistem na primeira gaxeta estruturada e é preferencialmente menor do que metade desse volume.
[0031] De acordo com uma modalidade da invenção, a área de superfície geométrica específica da dita primeira gaxeta estruturada varia entre 100 e 375 m2/m3 e é preferencialmente substancialmente igual a 250 m2/m3. Ademais, a área de superfície geométrica específica da dita segunda gaxeta estruturada varia entre 250 e 750 m2/m3 e é preferencialmente substancialmente igual a 500 m2/m3.
[0032] A invenção é composta de uma disposição de pelo menos dois tipos de gaxeta estruturada com diferentes áreas de superfície geométrica. O princípio básico da invenção é dividir o leito de gaxeta, na direção axial da coluna, em várias seções com gaxetas que têm uma área de superfície geométrica específica maior. As Figuras 3 a 8 mostram diferentes modalidades da invenção. Essas Figuras correspondem a vistas no plano horizontal da disposição de gaxeta estruturada. Nessas figuras, a primeira gaxeta estruturada é identificada como A e a segunda gaxeta estruturada que desenvolve uma área de superfície geométrica maior é identificada como B.
[0033] Para as modalidades das Figuras 3 e 4, os blocos são substancialmente paralelepipédicos. Ademais, os blocos que consistem na segunda gaxeta B substancialmente têm o formato de faixas (blocos dos quais a largura é muito menor do que o comprimento dos mesmos). Conforme ilustrado, as faixas são dispostas ao longo de duas direções no plano horizontal. Essas duas direções são substancialmente perpendiculares uma à outra. Para essas modalidades, cada bloco de gaxeta A é cercado pelas faixas de gaxeta B e opcionalmente pelo contorno da coluna φ. O exemplo da Figura 4 compreende mais blocos do que o exemplo da Figura 3, portanto, essa modalidade é mais adequada para colunas de diâmetro grande ou colunas submetidas a inclinações maiores. De acordo com um aspecto dessas modalidades, o diâmetro da coluna φ varia entre 0,5 e 10 m, sendo que as dimensões dos blocos de gaxeta A: LA1 e LA2 variam entre 0,2 e 5 m, e as dimensões das faixas de gaxeta B: LB1 e LB2 variam entre 0,1 e 2,5 m. Por exemplo, para a modalidade da Figura 4, as dimensões podem ser selecionadas conforme segue: o diâmetro da coluna φ é de 4 m, as dimensões dos blocos de gaxeta A: LA1 e LA2, são 0,75 m e as dimensões das faixas de gaxeta B: LB1 e LB2, são 0,2 m, com uma área de superfície geométrica específica para a gaxeta A de 250 m2/m3 e uma área de superfície geométrica específica para a gaxeta B de 500 m2/m3.
[0034] As modalidades das Figuras 5 e 6 correspondem às modalidades das Figuras 3 e 4 em que a periferia do contator é composta pela gaxeta estruturada B. A disposição de um bloco da segunda gaxeta estruturada na periferia possibilita notavelmente evitar o acúmulo de líquido na parede da coluna. Os blocos que consistem na segunda gaxeta B substancialmente têm o formato de faixas. Conforme ilustrado, as faixas são dispostas ao longo de duas direções no plano horizontal. Essas duas direções são substancialmente perpendiculares uma à outra. Para essas modalidades, cada bloco de gaxeta A é cercado somente pelos blocos de gaxeta B. O exemplo da Figura 6 compreende mais blocos 15 do que o exemplo da Figura 5, portanto, essa modalidade é mais adequada para colunas de diâmetro grande ou para colunas submetidas a inclinações maiores. Por exemplo, o diâmetro de coluna φ varia entre 0,5 e 10 m, sendo que as dimensões dos blocos de gaxeta A: LA1 e LA2 variam entre 0,2 e 5 m, sendo que as dimensões das faixas de gaxeta B: LB1 e LB2 variam entre 0,1 e 2,5 m, e sendo que a dimensão do bloco periférico LB3 varia entre 0,1 e 2,5 m.
[0035] Para a modalidade da Figura 7, os blocos são substancialmente cilíndricos (tubulares) no plano horizontal: a disposição das ga-xetas estruturadas forma um conjunto de círculos concêntricos em que as gaxetas A se alternam com gaxetas B. Para essa modalidade, o bloco central do contator é um bloco de gaxeta B e o contator compreende um bloco periférico que consiste na gaxeta B. Cada bloco de gaxeta A é, desse modo, cercado pelos blocos de gaxeta B. Por exemplo, o diâmetro da coluna φ varia entre 0,5 e 10 m, sendo que as dimensões dos blocos de gaxeta A: LA3 e LA4 variam entre 0,2 e 25 m, sendo que as dimensões dos blocos de gaxeta B: LB4 variam entre 0,2 e 1 m, LB5 e LB6 variam entre 0,1 e 2,5 mea dimensão do bloco periférico LB3 varia entre 0,1 e 2,5 m.
[0036] Para a modalidade da Figura 8, a maioria dos blocos é substancialmente cilíndrica (tubular) ou apresenta o mesmo formato de uma porção de cilindro (ou tubo) e uma minoria dos blocos é substancialmente retangular no plano horizontal. A disposição das gaxetas estruturadas forma um conjunto de porções concêntricas de círculos (substancialmente quartos de círculos, por exemplo) em que as gaxetas A se alternam com as gaxetas B. Ademais, a disposição compreende alguns retângulos. Essa disposição forma uma alternação entre as gaxetas A e B. Para essa modalidade, o bloco central é um bloco de gaxeta B e o contator compreende um bloco periférico que consiste na gaxeta B. Cada bloco de gaxeta A é, desse modo, cercado por blocos de gaxeta B. O exemplo da Figura 8 compreende mais blocos do que o exemplo da Figura 7, portanto, essa modalidade é mais adequada para colunas de diâmetro grande ou colunas submetidas a inclinações maiores. Por exemplo, o diâmetro de coluna φ varia entre 0,5 e 10 m, sendo que as dimensões dos blocos de gaxeta A: LA3, LA4, LA6 variam entre 0,2 e 2,5 m, sendo que as dimensões dos blocos de gaxeta B, LB4 variam entre 0,2 e 1 m, LB5 e LB6 variam entre 0,1 e 2,5 m, e sendo que a dimensão de bloco periférico LB3 varia entre 0,1 e 2,5 m.
[0037] Essas modalidades possibilitam o fornecimento de uma disposição simples que, notavelmente, permite simplificar a configuração, na prática, dos elementos de gaxeta na coluna de contato.
[0038] Ademais, outras modalidades podem ser consideradas, por exemplo, definindo-se substancialmente blocos triangulares por meio de faixas de gaxeta B orientadas a 45° em relação u mas às outras, ou usando-se a disposição das Figuras 7 e 8 enquanto remove-se a camada periférica da segunda gaxeta.
[0039] De acordo com outra modalidade variante da invenção, as camadas do contator consistem em mais do que duas gaxetas estruturadas diferentes das quais as direções principais são paralelas umas às outras. Por exemplo, a gaxeta estruturada com a maior área de superfície geométrica específica é disposta de forma a desacelerar/limitar o deslocamento de fluido na direção principal de inclinação da coluna, e a gaxeta com uma área de superfície geométrica específica intermediária é disposta em uma direção perpendicular à gaxeta estruturada que tem a maior área de superfície geométrica específica.
[0040] A invenção também se refere a uma coluna 1 destinada à permuta de material e/ou de calor entre dois fluidos, em que dois fluidos são contatados por meio de pelo menos um contator de gás/líquido 3, sendo que a coluna 1 compreende pelo menos uma primeira entrada para um fluido líquido, pelo menos uma segunda entrada para um fluido gasoso, pelo menos uma primeira saída para um fluido gasoso e pelo menos uma segunda saída para um fluido líquido. De acordo com a invenção, o contator é conforme descrito acima. Ademais, a coluna 1 pode compreender pelo menos uma bandeja distribuidora 2 que possibilite a distribuição dos fluidos no contator 3.
[0041] O gás e o líquido podem circular na coluna em um fluxo contracorrente ou cocorrente.
[0042] Ademais, a invenção refere-se a uma estrutura flutuante tal como uma plataforma, uma embarcação, uma barcaça, por exemplo, do tipo FPSO ou FLNG, notavelmente para a recuperação de hidro-carbonetos. A estrutura flutuante compreende pelo menos uma unidade de tratamento de hidrocarbonetos, incluindo pelo menos uma coluna de permuta de material e/ou de calor de acordo com a invenção.
[0043] A coluna de acordo com a invenção pode ser usada em processos de tratamento de gás, captura de C02 (lavagem à base de amina, por exemplo), destilação ou conversão do ar.
[0044] Ademais, a invenção pode ser usada com qualquer tipo de solvente.

Claims (13)

1. Contator para uma coluna destinada à permuta de calor e/ou de material entre dois fluidos, sendo que o dito contator (3) compreende pelo menos uma camada de gaxeta (4) que consiste em uma disposição de pelo menos uma primeira gaxeta estruturada (A) e uma segunda gaxeta estruturada (B) que desenvolve uma área de superfície geométrica específica maior do que a dita primeira gaxeta estruturada (A), caracterizado pelo fato de que a direção principal da dita primeira gaxeta estruturada é paralela à direção principal da dita segunda gaxeta estruturada.
2. Contator, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que as ditas primeira e segunda gaxetas estruturadas são dispostas como blocos de gaxetas estruturadas, e sendo que cada bloco da dita primeira gaxeta estruturada (A) é cercado por blocos da dita segunda gaxeta estruturada (B).
3. Contator, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que os ditos blocos são substancialmente paralelepipédi-cos, cilíndricos, prismáticos e/ou apresentam o mesmo formato das porções de cilindro.
4. Contator, de acordo com qualquer uma das reivindicações 2 ou 3, caracterizado pelo fato de que o volume de cada bloco da dita segunda gaxeta estruturada (B) é menor do que o volume de cada bloco da dita primeira gaxeta estruturada (A).
5. Contator, de acordo com qualquer uma das reivindicações 2 a 4, caracterizado pelo fato de que os ditos blocos são substancialmente paralelepipédicos, sendo que os ditos blocos da dita segunda gaxeta estruturada (B) formam, em um plano horizontal, faixas substancialmente perpendiculares.
6. Contator, de acordo com qualquer uma das reivindicações 2 a 4, caracterizado pelo fato de que os ditos blocos são subs- tancialmente cilíndricos, sendo que os ditos blocos da dita segunda gaxeta estruturada (B) formam, em um plano horizontal, círculos substancialmente concêntricos.
7. Contator, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que a periferia do dito contator (3) consiste na dita segunda gaxeta estruturada (B).
8. Contator, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que a área de superfície geométrica específica da dita primeira gaxeta estruturada (A) varia entre 100 e 375 m2/m3 e é preferencial e substancialmente igual a 250 m2/m3.
9. Contator, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que a área de superfície geométrica específica da dita segunda gaxeta estruturada (B) varia entre 250 e 750 m2/m3 e é preferencial e substancialmente igual a 500 m2/m3.
10. Contator, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o dito contator (3) compreende várias camadas de gaxeta (4) para as quais as direções principais são substancialmente perpendiculares umas às outras.
11. Coluna destinada à permuta de calor e/ou de material entre um gás e um líquido, caracterizada pelo fato de que os dois fluidos são contatados por meio de pelo menos um contator (3) como definido em qualquer uma das reivindicações anteriores.
12. Estrutura flutuante, notavelmente para a recuperação de hidrocarbonetos, caracterizada pelo fato de que compreende pelo menos uma coluna (1) destinada à permuta de calor e/ou de material entre um gás e um líquido como definida na reivindicação 11.
13. Uso de uma coluna, como definida na reivindicação 11, caracterizado pelo fato de ser para um processo de tratamento de gás, captura de C02, destilação ou conversão de ar.
BR102015004634-0A 2014-03-10 2015-03-02 contator para coluna destinada à permuta de calor e/ou de material entre dois fluidos, estrutura flutuante, coluna destinada à permuta de calor e/ou de material entre um gás e um líquido e uso da coluna BR102015004634B1 (pt)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1451926A FR3018201B1 (fr) 2014-03-10 2014-03-10 Contacteur pour colonne d'echange constitue d'un agencement de garnissages structures
FR14/51.926 2014-03-10

Publications (2)

Publication Number Publication Date
BR102015004634A2 true BR102015004634A2 (pt) 2016-05-24
BR102015004634B1 BR102015004634B1 (pt) 2020-12-22

Family

ID=50933337

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
BR102015004634-0A BR102015004634B1 (pt) 2014-03-10 2015-03-02 contator para coluna destinada à permuta de calor e/ou de material entre dois fluidos, estrutura flutuante, coluna destinada à permuta de calor e/ou de material entre um gás e um líquido e uso da coluna

Country Status (13)

Country Link
US (1) US9694342B2 (pt)
EP (1) EP2918336B1 (pt)
JP (1) JP6595779B2 (pt)
CN (1) CN104907023B (pt)
AR (1) AR100483A1 (pt)
AU (1) AU2015201170B2 (pt)
BR (1) BR102015004634B1 (pt)
CY (1) CY1120131T1 (pt)
ES (1) ES2644542T3 (pt)
FR (1) FR3018201B1 (pt)
MY (1) MY181375A (pt)
NO (1) NO2918336T3 (pt)
RU (1) RU2681191C2 (pt)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3016533B1 (fr) * 2014-01-21 2016-01-15 IFP Energies Nouvelles Plateau distributeur pour colonne d'echange entre un gaz et un liquide avec deflecteur de liquide
WO2017220587A1 (fr) * 2016-06-20 2017-12-28 Xeda International S.A. Procédé et ensemble de traitement de l'atmosphère d'un stockage de produits végétaux
FR3064157B1 (fr) 2017-03-22 2021-06-04 Xeda International Procede de traitement par au moins un produit biocide et/ou phytoprotecteur moyennement volatile, ensemble de traitement et ensemble de stockage correspondants
EP3932512A1 (en) * 2020-07-02 2022-01-05 Sulzer Management AG Structured packing bed for high pressure mass transfer and/or heat exchange applications
CN112827464A (zh) * 2021-01-26 2021-05-25 轻工业杭州机电设计研究院有限公司 适用于多杂质高粘度物料的填料

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CH477902A (de) 1967-08-16 1969-09-15 Sulzer Ag Verfahren zur Herstellung von für Stoffaustauschkolonnen bestimmten Packungskörpern
CH617357A5 (pt) 1977-05-12 1980-05-30 Sulzer Ag
DE4224068A1 (de) * 1992-03-20 1993-09-23 Linde Ag Verfahren zur tieftemperaturzerlegung von luft und luftzerlegungsanlage
US5486318A (en) 1994-12-29 1996-01-23 The Boc Group, Inc. Liquid-vapor contact column
US5984282A (en) * 1998-01-20 1999-11-16 Air Products And Chemicals, Inc. Packed liquid-vapor contact column having at least one band of packing sheets surrounding a central core of packing sheets
US6425574B1 (en) * 1998-12-18 2002-07-30 Air Products And Chemicals, Inc. Mixed-resistance structured packing
DE10343650A1 (de) * 2003-09-20 2005-04-14 Julius Montz Gmbh Geordnete Packung für Wärme- und Stoffaustausch
DE10343649A1 (de) 2003-09-20 2005-04-14 Julius Montz Gmbh Geordnete Packung für Wärme- und Stoffaustausch
GB0508670D0 (en) * 2005-04-28 2005-06-08 Air Prod & Chem Structured packing and use thereof
FR2913353B1 (fr) 2007-03-09 2010-05-21 Inst Francais Du Petrole Garnissage structure haute performance pour colonne de mise en contact de fluides et methode de fabrication.
EP2230011B1 (de) * 2009-03-18 2020-03-25 Sulzer Management AG Struckturierte Packung
US8663596B2 (en) * 2010-01-25 2014-03-04 Fluor Enterprises, Inc. Reactor, a structure packing, and a method for improving oxidation of hydrogen sulfide or polysulfides in liquid sulfur
CA2756362C (en) * 2010-12-22 2018-07-31 Sulzer Chemtech Ag Method of mass transfer, structured packing and mass transfer apparatus for a small liquid load
CN103585873A (zh) * 2013-10-31 2014-02-19 常州市长宇实用气体有限公司 一种气体高效处理装置

Also Published As

Publication number Publication date
AU2015201170B2 (en) 2018-08-02
BR102015004634B1 (pt) 2020-12-22
JP6595779B2 (ja) 2019-10-23
FR3018201B1 (fr) 2016-02-26
MY181375A (en) 2020-12-21
AR100483A1 (es) 2016-10-12
CN104907023B (zh) 2018-10-02
RU2015108031A (ru) 2016-09-27
FR3018201A1 (fr) 2015-09-11
EP2918336A1 (fr) 2015-09-16
NO2918336T3 (pt) 2018-01-27
AU2015201170A1 (en) 2015-09-24
RU2015108031A3 (pt) 2018-08-20
US20150251155A1 (en) 2015-09-10
RU2681191C2 (ru) 2019-03-04
CY1120131T1 (el) 2018-12-12
ES2644542T3 (es) 2017-11-29
JP2015167949A (ja) 2015-09-28
US9694342B2 (en) 2017-07-04
CN104907023A (zh) 2015-09-16
EP2918336B1 (fr) 2017-08-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
BR102015004634A2 (pt) contator de coluna de permuta que consiste em uma disposição de gaxetas estruturadas
US9592468B2 (en) Partitioned distributor tray for offshore gas/liquid contact column
US9120064B2 (en) Distributor tray for offshore gas/liquid contact column
US7673857B2 (en) Structured packing and use thereof
US9943776B2 (en) Compact distributor tray for offshore gas/liquid contact columns
BR112015026245B1 (pt) edulcoração de gás natural por agente de contato de membrana
US20190184331A1 (en) Tray for exchange column comprising gas chimneys surmounted by hats with a streamlined profile
RU2681024C2 (ru) Контактор для обменной колонны, состоящий из отсеков неупорядоченной насадки, обменная колонна, плавучая конструкция, содержащая такую колонну, и использование колонны
CN111787988B (zh) 用于海上气/液接触塔的具有相同形状的隔室和气体提升管的分配器塔盘
JP2018501952A (ja) 特に海上分留塔に使用する流体接触トレイ
BR112018008773B1 (pt) Dispositivo de redirecionamento de gás para coluna de contato líquido-gás
BR112019026911A2 (pt) prato distribuidor para coluna de troca com caixão para a distribuiçao do gás
Zhang Hydrodynamic behavior of packed-bed reactors on a floating platform: liquid distribution and drainage dynamics
RU2586037C1 (ru) Регулярная насадка для осуществления процессов тепло- и массообмена

Legal Events

Date Code Title Description
B03A Publication of a patent application or of a certificate of addition of invention [chapter 3.1 patent gazette]
B06F Objections, documents and/or translations needed after an examination request according [chapter 6.6 patent gazette]
B06U Preliminary requirement: requests with searches performed by other patent offices: procedure suspended [chapter 6.21 patent gazette]
B09A Decision: intention to grant [chapter 9.1 patent gazette]
B16A Patent or certificate of addition of invention granted [chapter 16.1 patent gazette]

Free format text: PRAZO DE VALIDADE: 20 (VINTE) ANOS CONTADOS A PARTIR DE 02/03/2015, OBSERVADAS AS CONDICOES LEGAIS.

B21F Lapse acc. art. 78, item iv - on non-payment of the annual fees in time

Free format text: REFERENTE A 8A ANUIDADE.

B24J Lapse because of non-payment of annual fees (definitively: art 78 iv lpi, resolution 113/2013 art. 12)

Free format text: EM VIRTUDE DA EXTINCAO PUBLICADA NA RPI 2712 DE 27-12-2022 E CONSIDERANDO AUSENCIA DE MANIFESTACAO DENTRO DOS PRAZOS LEGAIS, INFORMO QUE CABE SER MANTIDA A EXTINCAO DA PATENTE E SEUS CERTIFICADOS, CONFORME O DISPOSTO NO ARTIGO 12, DA RESOLUCAO 113/2013.