BR102015024141A2 - Compact distributor distributor for offshore gas / liquid contact columns - Google Patents

Abstract

a presente invenção refere-se a um prato distribuidor (2) que compreende pelo menos uma divisória (6) perfurada que delimita compartimentos (8, 9). de acordo com a invenção, o prato distribuidor compreende pelo menos um compartimento de distribuição (8), dentro do qual o gás e o líquido podem atravessar o prato, e pelo menos um compartimento de retenção (9), dentro do qual o líquido não pode atravessar o prato. o compartimento de retenção está situado na periferia do prato. a invenção se refere também a uma coluna de troca de calor e/ou de matéria entre um gás e um líquido equipada com um tal prato distribuidor (2), a uma barcaça flutuante que compreende uma tal coluna, e à utilização da coluna.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "PRATO DISTRIBUIDOR COMPACTO PARA AS COLUNAS DE CONTATO GÁS/LÍQUIDO OFFSHORE".

[001] A presente invenção se refere ao domínio das colunas de contato gás/líquido offshore, e mais especialmente às unidades offshore de tratamento de gás, de captação do CO2, de desidratação ou ainda de destilação.

[002] As unidades offshore de tratamento de gás e/ou de captação do CO2 por lavagem com aminas compreendem colunas de absorção e de regeneração de fluidos, líquido ou gasoso. Essas últimas funcionam em escoamento gás/líquido em contracorrente ou em co-corrente e são instaladas em navios, barcaças flutuantes ou plataformas offshore, por exemplo, de tipo FPSO (do inglês Floating Produc-tion, Storage and Offloading que significa plataforma de produção, de estocagem e de descarregamento), ou do tipo FLNG (do inglês Floating Liquefied Natural Gas que significa plataforma de gás natural liquefeito). Nas barcaças flutuantes podem ser instaladas também colunas de destilação ou colunas de desidratação.

[003] As colunas utilizadas nessas unidades offshore de tratamento de gás e/ou de captura de CO2 e/ou de destilação e/ou de desidratação funcionam geralmente baseadas no princípio de uma troca de matéria e/ou de calor entre o gás e o fluido que circulam dentro das colunas. A figura 1 representa um caso especial de uma coluna de tratamento de gás 1 equipada com um prato distribuidor no topo de coluna. Classicamente, essa coluna de tratamento de gás 1 compreende várias seções cheias com um contactor 3, um prato distribuidor 2 é disposto acima de cada seção 3. O contactor gás/líquido coloca em contato o gás G e o líquido L a fim de permitir as trocas.

[004] Os distribuidores padrão 2 utilizados nas colunas de absor-ção/regeneração ou ainda de destilação são geralmente constituídos por um prato coletor/distribuidor equipado com chaminés 4 (cf. figura 2). A distribuição do líquido é feita pela passagem do líquido em orifícios 5 posicionados na parte de baixo do prato 3 e a distribuição do gás é feita pelas chaminés 4. Cada chaminé 4 permite a passagem do gás, de acordo com o modo de funcionamento contracorrente ou co-corrente, da parte baixa da coluna para a parte alta da coluna 1 ou então da parte alta para a parte baixa. As chaminés 4 são salientes de um lado do prato 2 e são perpendiculares a esse último. Cada chaminé 4 é formada por várias paredes, por exemplo paralelepipédicas ou cilíndricas que delimitam um volume interno que é aberto de um lado e de outro do prato 2. Para evitar que o líquido passe para as chaminés 4, a abertura de escape e de admissão do gás acima do prato (de acordo com o modo de funcionamento em contracorrente ou em cocor-rente), é preferencialmente ortogonal à direção longitudinal da chaminé 4. O objetivo do prato distribuidor é distribuir o líquido L de maneira homogênea sobre o contactor gás/líquido 3.

[005] Os pratos equipados com chaminés podem ser de diferentes tipos, e as chaminés podem ser posicionadas de acordo com diferentes configurações. Diferentes variantes de pratos distribuidores são expostas notadamente nos pedidos de patentes e patentes seguintes: US6338774B, US2004020238A, US6149136A e US5752538A.

[006] As colunas de contato gás/líquido consideradas são colocadas sobre estruturas flutuantes, por exemplo, de tipo navio, plataforma ou ainda barcaça, sensíveis às ondas. Devido a isso, os equipamentos instalados sobre essas unidades e notadamente os pratos distribuidores gás/líquido são submetidos a movimentos de ondas até seis graus de liberdade ("oscilações transversais, arfada, balanço, ar-fagem, bordejo, caturrada").

[007] A título indicativo, o ângulo associado à combinação das oscilações de arfada e de balanço pode ser da ordem de +/- 5° com um período que vai de 10 a 20 s. As ordens de grandeza das acelerações longitudinal, transversal e vertical então encontradas na coluna são respectivamente da ordem de 033/1,28/0,33 m/s2 a 50 m acima da ponte.

[008] Nessas condições, o funcionamento dos pratos distribuidores clássicos equipados com chaminés (figura 2) pode ser bastante perturbado. De fato, o funcionamento desses distribuidores é principalmente gravitante, uma proteção de líquido de altura homogênea "h" deve se estabelecer sobre o prato distribuidor. O quadrado da velocidade de passagem do líquido pelos orifícios 5 situados na parte de baixo do prato 2 é proporcional à altura da proteção líquida (UL2 °°gh). Quando o prato 2 é inclinado sob o efeito da sondas (figura 3), a altura da proteção líquida não é mais uniforme sobre o prato distribuidor (h1 > h2) o que provoca um desequilíbrio na distribuição do líquido na entrada do contactor gás/líquido 3. A qualidade de distribuição e, portanto, a eficácia da coluna são bastante impactadas. Essa má distribuição, se ela não for controlada, pode substancialmente degradar os desempenhos da coluna. Seria necessária uma proteção liquida grande para compensar esses efeitos, o que significa um aumento do volume e do peso que não convém para unidades offshore.

[009] A fim de evitar esse tipo de problemas, elementos de distribuição pouco sensíveis aos defeitos de horizontalidade foram empregados. Esses distribuidores são geralmente constituídos por um coletor e por um distribuidor ligados por um ou vários condutos verticais relativamente longos para que o distribuidor permaneça em carga quaisquer que sejam as condições de ondas encontradas. Esses distribuidores são geralmente pouco sensíveis aos efeitos de ondas e geram uma boa qualidade de distribuição, mas são muito volumosos: a altura dos mesmos pode ser de vários metros em certos casos (US2004020238A).

[0010] Uma outra solução para esses problemas é descrita nas patentes FR 2771018 A e FR 2771019 A, ela consiste em utilizar dois distribuidores (primário e secundário) Cada distribuidor é dividido em vários compartimentos nos quais é distribuído o líquido. Graças a esses compartimentos, o líquido é melhor distribuído por ocasião da inclinação da coluna. No entanto, essa solução permanece volumosa, pois ela necessita de dois distribuidores. Por outro lado, os compartimentos não se comunicam juntos, a distribuição do líquido nos compartimentos não é equilibrada.

[0011] A patente US 5,132,055, no que lhe concerne, descreve um prato distribuidor no qual as chaminés permitem compartimentar a zona de escoamento do líquido. De acordo com esse documento, as chaminés são então todas paralelas. Os compartimentos possuem, portanto todos eles uma superfície diferente. Por outro lado, o paralelismo das chaminés não permite assegurar uma boa distribuição e uma repartição do líquido na totalidade do prato. De fato, quando a inclinação do prato é paralela a essas chaminés, a altura da proteção de líquido varia de maneira importante entre as duas extremidades do prato.

[0012] O pedido de patente FR 2989595 A (US 2013/277868 A) descreve um prato distribuidor sobre o qual são formadas divisórias perfuradas que delimitam compartimentos. As divisórias perfuradas permitem limitar a má distribuição do líquido.

[0013] A invenção se refere a um prato distribuidor que compreende pelo menos uma divisória perfurada que delimita compartimentos. De acordo com a invenção, o prato distribuidor compreende pelo menos um compartimento de distribuição, dentro do qual o gás e o líquido podem atravessar o prato, e pelo menos um compartimento de retenção, dentro do qual o líquido não pode atravessar o prato. O compartimento de retenção é situado na periferia do prato. A presença de pelo menos um compartimento de retenção na periferia do prato permite uma boa qualidade de distribuição e uma boa dispersão do líquido, mesmo para inclinações grandes do prato impostas pelo meio marinho. O dispositivo de acordo com a invenção [0014] A invenção se refere a um prato distribuidor para coluna de troca de calor e/ou de matéria entre um gás e um líquido que compreende pelo menos uma divisória que delimita compartimentos sobre a face superior do dito prato, a dita divisória compreendendo perfurações para permitir o escoamento de uma parte do líquido entre os ditos compartimentos, no qual o dito prato compreende pelo menos um compartimento de distribuição que compreende pelo menos um meio para a passagem do líquido através do dito prato e pelo menos um meio para a passagem do gás através do dito prato. O dito prato compreende pelo menos um compartimento de retenção na periferia do dito prato que não compreende nenhum meio para a passagem do líquido através do dito prato.

[0015] De acordo com a invenção, o dito compartimento de retenção não compreende nenhum meio para a passagem do gás através do dito prato.

[0016] Vantajosamente, cada compartimento na periferia do dito prato é um compartimento de retenção.

[0017] De preferência, os ditos meios para a passagem do gás são elementos de distribuição de gás sob a forma de chaminé saliente da face superior do dito prato.

[0018] De acordo com uma variante de realização, a dita divisória tem uma altura superior ou substancialmente igual à altura das ditas chaminés.

[0019] De acordo com uma característica da invenção, as perfurações são dispostas na base da dita divisória.

[0020] De acordo com um aspecto da invenção, o dito prato compreende várias divisórias secantes.

[0021] Vantajosamente, as ditas divisórias são compostas por duas séries de divisórias, as divisórias de cada série sendo paralelas entre si e secantes às divisórias da outra série.

[0022] Além disso, as perfurações de duas divisórias paralelas que delimitam um mesmo compartimento podem não ser alinhadas.

[0023] De maneira vantajosa, as dimensões Lc1 e Lc2 do dito compartimento de distribuição são compreendidas entre 100 e 1000 mm.

[0024] De maneira preferencial, as dimensões Lc3 do dito compartimento de retenção são compreendidas entre 40 e 200 mm.

[0025] De acordo com um modo de realização da invenção, os meios para a passagem do líquido são orifícios e/ou chaminés salientes da face superior do dito prato.

[0026] De acordo com uma variante de realização da invenção, o dito prato compreende um sistema de distribuição secundário saliente da face inferior do dito prato para distribuir o dito líquido em proveniên-cia dos ditos meios para a passagem do líquido.

[0027] O dito sistema de distribuição secundário pode compreender chaminés e/ou defletores.

[0028] Por outro lado, a invenção se refere a uma coluna de troca de calor e/ou de matéria entre um gás e um líquido, na qual os dois fluidos são colocados em contato por meio de um guarnecimento. A dita coluna compreende pelo menos um prato distribuidor de acordo com a invenção para distribuir os ditos fluidos sobre o dito guarneci-mento.

[0029] A invenção se refere também a uma barcaça flutuante, no-tadamente para a recuperação de hidrocarbonetos, que compreende pelo menos uma coluna de acordo com a invenção.

[0030] Além disso, a invenção se refere à utilização de uma coluna de acordo com a invenção para um processo de tratamento de gás, de captação de CO2, de destilação ou de transformação de ar. Apresentação sucinta das figuras [0031] Outras características e vantagens do processo de acordo com a invenção aparecerão com a leitura da descrição abaixo de exemplos não limitativos de realizações, fazendo-se referência às figuras anexas e descritas abaixo.

[0032] A figura 1, já descrita, ilustra o caso especial de uma coluna de tratamento de gás ou de captura de CO2 equipada com um prato distribuidor no topo de coluna.

[0033] A figura 2, já descrita, ilustra um prato distribuidor de acordo com a arte anterior.

[0034] A figura 3, já descrita, ilustra um prato distribuidor inclinado de acordo com a arte anterior.

[0035] A figura 4 ilustra uma vista parcial de um prato distribuidor de acordo com a invenção.

[0036] A figura 5 ilustra um prato distribuidor inclinado de acordo com a invenção.

[0037] A figura 6 ilustra uma vista de cima de um compartimento de distribuição de acordo com um exemplo de realização da invenção.

[0038] A figura 7 ilustra uma variante de realização do prato distribuidor de acordo com a invenção.

[0039] A figura 8 ilustra uma vista parcial de um prato distribuidor de acordo com um modo de realização da invenção.

[0040] A figura 9 é uma curva comparativa entre um prato distribuidor de acordo com a invenção e um prato distribuidor de acordo com a arte anterior.

Descrição detalhada da invenção [0041] A figura 4 ilustra um prato distribuidor de acordo com a invenção, trata-se de uma vista isométrica de um prato cortado de acor- do com um diâmetro do prato. A outra parte do prato se deduz por simetria, com uma divisória ao nível do plano de corte.

[0042] A invenção se refere a um prato distribuidor para coluna de troca de calor e/ou de matéria entre um gás e um líquido, que compreende classicamente pelo menos um meio para a passagem de gás (tal como uma chaminé) 4 através do prato 2, e pelo menos um meio para a passagem do líquido (tal como um orifício) 5 através do prato 2.

[0043] Por outro lado, o prato distribuidor compreende pelo menos uma divisória 6 que permite compartimentar uma face do prato, a divisória 6 é perfurada 7 para permitir o escoamento de uma parte do líquido entre os compartimentos 8, 9 formados pela divisória 6. De acordo com um exemplo de realização da invenção, o prato distribuidor compreende várias divisórias 6. O prato distribuidor 2 de acordo com a invenção compreende pelo menos um compartimento de distribuição 8 e pelo menos um compartimento de retenção 9.

[0044] Cada compartimento de distribuição 8 permite a distribuição dos fluidos e compreende pelo menos um meio para a passagem do gás 4 e pelo menos um, de preferência vários, meio para a passagem do líquido 5. De preferência, cada compartimento de distribuição 8 compreende uma única chaminé 4 para a passagem do gás e vários orifícios 5 para a passagem do líquido. A figura 6 representa um exemplo de compartimento de distribuição 8 em vista de cima. O compartimento de distribuição ilustrado compreende uma chaminé de gás 4 central circundada por uma pluralidade de orifícios 5 para a passagem do líquido.

[0045] Cada compartimento de retenção 9 permite reter o líquido sobre a face (ou superfície) superior do prato e não compreende nenhum meio para a passagem do líquido através do prato. De preferência, o compartimento de retenção 9 não compreende também nenhum meio para a passagem do gás através do prato. As divisórias 6 dos compartimentos de retenção 9 são também perfuradas. De acordo com a invenção, os compartimentos de retenção 9 estão situados na periferia do prato 2, quer dizer que os compartimentos de retenção 9 são formados pelas divisórias 6 e pela virola da coluna 1. De acordo com um modo de realização, uma divisória suplementar poderia ser colocada no lugar sobre a periferia da virola para facilitar a instalação do distribuidor e assegurar uma boa estanqueidade entre os compartimentos de retenção. De acordo com um aspecto da invenção, todos os compartimentos na periferia do prato 2 são compartimentos de retenção 9 e os outros compartimentos, quer dizer os compartimentos centrais (sem delimitação pela virola da coluna 1) são compartimentos de distribuição 8.

[0046] As divisórias 6 geram compartimentos 8, 9 de líquido, que serve de "barreira" quando o prato é inclinado. Assim, mantém-se uma proteção de líquido relativamente homogênea mesmo com uma grande inclinação. Uma boa qualidade de distribuição do líquido sobre o contactor gás/líquido é devido a isso garantida. É chamada de proteção de líquido, a interface entre o gás e o líquido. A altura da proteção de líquido corresponde ao nível do líquido em relação à face superior do prato. Por outro lado, é chamada de zona de escoamento do líquido a zona sobre a qual circula o líquido; trata-se do lado superior do prato, sobre o qual as divisórias 6 são salientes. Além disso, graças às perfurações 7 das divisórias 6, o líquido pode escoar sobre a totalidade da face do prato distribuidor 2, assegurando assim uma boa dispersão radial do líquido. Os compartimentos de retenção 9 permitem atenuar a acumulação e a diminuição do líquido por ocasião das oscilações e assegurar assim uma boa qualidade de distribuição do líquido.

[0047] A figura 5 ilustra um prato distribuidor de acordo com a invenção em uma posição inclinada. O prato distribuidor 2 compreende de cada lado (na periferia) um compartimento de retenção 9, os com- partimentos centrais sendo compartimentos de distribuição 8. Por comparação com a figura 3, a altura de proteção de líquido varia menos, portanto as velocidades de saída do líquido UL1 e UL2 diferem pouco. Consequentemente, a distribuição é mais homogênea do que com o prato distribuidor de acordo com a arte anterior.

[0048] De acordo com um modo de realização da invenção, os meios para a passagem do gás são chaminés 4. De acordo com uma característica da invenção, as chaminés podem ser cilíndricas, cúbicas, paralelepipédicas, ou de qualquer forma análoga. Além disso, o passo das chaminés sobre o prato pode ser um passo triangular ou quadrado.

[0049] De acordo com um aspecto da invenção, os meios para a passagem do líquido são orifícios 5 que equipam o prato 2. Os orifícios 5 podem ter um passo triangular ou quadrado. Vantajosamente, o prato 2 compreende um número de orifícios 5 superior ao número de chaminés 4. Além disso, os orifícios 5 podem ter o mesmo tamanho ou tamanhos diferentes.

[0050] De acordo com o modo de realização da invenção ilustrado na figura 4, as divisórias são distribuídas em duas séries (ou conjuntos) de divisórias. Em cada série, as divisórias são paralelas entre si, afastadas regularmente de um comprimento Lc, e secantes às divisórias da outra série, que são afastadas regularmente de um comprimento Lc2. Assim, os compartimentos de distribuição 8 têm substancialmente uma forma de paralelogramo, e de acordo com o exemplo ilustrado de retângulo. Vantajosamente, de acordo com esse modo de realização, as divisórias 6 têm uma altura superior, inferior ou substancialmente igual à altura das chaminés 4. Essa altura é suficiente para assegurar uma boa qualidade de distribuição e por outro lado o volume do prato distribuidor de acordo com a invenção permanece idêntico ao volume de um prato distribuidor "clássico". Cada compartimento de distribuição 8 compreende uma só chaminé 4. De acordo com esse modo de realização, é possível escolher um afastamento Lc1 e Lc2 substancialmente igual à distância que separa duas chaminés próximas.

[0051] Vantajosamente, os compartimentos de retenção 9 têm uma superfície inferior à superfície dos compartimentos de distribuição 8, a fim de garantir uma superfície grande de distribuição. O comprimento Lc3, que corresponde ao comprimento das divisórias secantes na borda do prato, pode ser notadamente inferior ao comprimento Lc1 (cf. figura 6).

[0052] É também possível determinar o comprimento Lc1 e/ou o comprimento Lc2, em função de características do prato desejadas: um índice de desequilíbrio IQ (expresso em porcentagem), e um ângulo de inclinação máxima θ imposto pelas condições marinhas. Para quantificar a sensibilidade ao meio marinho do prato, é definido o índice de desequilíbrio IQ líquido como: (equação 1) Com: qL, Max: a vazão de líquido máxima que sai de um dos compartimentos do distribuidor. qL,min é a vazão de líquido mínima que sai de um dos compartimentos do distribuidor. qL,média é a vazão média que sai do distribuidor. Essas vazões são funções de UL12: a velocidade do líquido que sai dos orifícios situados nas extremidade do prato distribuidor como apresentado nas figuras 3 (arte anterior) e 5 (de acordo com a invenção). Um baixo valor de índice de desequilíbrio líquido indica uma pequena sensibilidade da distribuição aos efeitos das ondas. Ao contrário, um valor elevado desse índice IQ indica um grande desequilíbrio de distribuição.

[0053] As distâncias características Lc1, Lc2 do prato devem ser otimizadas de maneira a minimizar o índice de desequilíbrio. Em fun- ção das características do prato e das condições de funcionamento (ângulo máximo de inclinação θ imposto pelo meio marinho), é possível definir um comprimento ótimo de Lc1 e Lc2 com a combinação das formulações seguintes: com: cf : o coeficiente de atrito no orifício, h0 : altura no equilíbrio (θ = 0°) da proteção de líquido em um compartimento distribuidor. hmax : a altura máxima da proteção de líquido em um compartimento do distribuidor, hmin : a altura mínima da proteção de líquido em um compartimento do distribuidor, UL1, UL2 : velocidade do líquido no orifício, e o sinal » significa proporcional a.

[0054] É, portanto, possível determinar os comprimentos Lc1, Lc2 em função da geometria do prato e das condições marinhas para respeitar um índice de desequilíbrio dado. Por exemplo, para ter um índice de desequilíbrio IQ < 10%, é preciso que Δh < 50 mm devido a isso os comprimentos Lc1, Lc2 devem verificar a relação seguinte: [0055] De acordo com um modo de realização da invenção, cada divisória 6 contém uma única perfuração 7. Alternativamente e tal como ilustrado na figura 4, cada divisória 6 compreende duas perfurações 7. Essas perfurações permitem o escoamento do fluido entre os compartimentos 8,9, o que assegura uma boa repartição radial do líquido na totalidade do prato distribuidor. As perfurações 7 podem ser circulares, oblongas, retangulares... No entanto, a superfície das perfurações 7 pode, de preferência, permanecer pequena em relação à superfície das divisórias para que as divisórias 6 continuem a desempenhar seu papel principal: limitar a quantidade de fluido que escoa sobre o prato, a fim de garantir uma boa homogeneidade da altura de líquido sobre o prato. Além disso, de acordo com esse modo de realização, para impedir um escoamento linear do fluido e para assegurar uma boa dispersão radial do líquido, as perfurações 7 de duas paredes paralelas de um compartimento de distribuição 8 não são alinhadas (ou coaxiais), quer dizer que uma reta que passa pelos centros de perfurações de duas divisórias paralelas, não é paralela a uma das divisórias do compartimento 8. Vantajosamente, as perfurações 7 são colocada na parte inferior das divisórias 6, quer dizer na proximidade do prato distribuidor, para facilitar o escoamento do líquido; as perfurações 7 permanecem sempre situadas sob a altura da proteção de líquido.

[0056] O número de compartimentos (e consequentemente o número de divisórias) pode ser dependente do diâmetro do prato. De preferência, um prato de grande dimensão é mais compartimentado do que um prato de menor dimensão.

[0057] Em variante do modo de realização preferencial da invenção, é possível modificar as características seguintes: - as divisórias podem formar compartimentos que compreendem respectivamente várias chaminés para a passagem do gás, - os compartimentos têm uma forma triangular, para esse modo de realização, é possível dispor três séries de divisórias, as divisórias de uma mesma série sendo paralelas entre si, e secantes às divisórias das outras séries, -os compartimentos têm uma forma hexagonal (por exemplo, do tipo alvéolo de colmeia), - as perfurações de dois lados confrontantes de um compartimento são alinhadas, - cada divisória compreende várias perfurações.

[0058] Além disso, de acordo com uma variante de realização ilustrada na figura 7, o prato distribuidor 2 pode compreender um sistema de distribuição secundário 10 do líquido. O sistema de distribuição secundário 10 é saliente da face inferior do prato e serve para distribuir sobre o guarnecimento o líquido em proveniência dos meios de passagem do líquido. O sistema de distribuição secundário 10 melhora a qualidade de distribuição de líquido orientando para isso a distribuição do líquido sobre o guarnecimento. Por exemplo, o sistema de distribuição secundário 10 pode dirigir o líquido para a periferia do guarneci-mento sob os compartimentos de retenção 9. Nesse caso, a altura da proteção de líquido Hliq corresponde à altura de líquido acima do prato 2 adicionada da altura do sistema de distribuição secundário 10. Tal como ilustrado, o sistema de distribuição secundário 10 pode compreender defletores 12 que orientam a distribuição do líquido. Alternativamente, o sistema de distribuição secundário pode compreender um conjunto de irrigadores (conjunto de vários condutos dispostos em paralelo e equipados com orifícios), chaminés salientes sobre parte inferior do prato distribuidor, e/ou um conjunto de condutos perfurados dispostos em paralelo sob o prato distribuidor.

[0059] Além disso, de acordo com uma variante de realização ilustrada na figura 8, os meios de passagem do líquido compreendem além dos orifícios 5, chaminés de líquido 11 equipadas com pelo menos uma perfuração (ou pelo menos uma fileira de perfurações), as chaminés de líquido 11 sendo salientes da face superior do dito prato 2. Essa solução permite uma boa flexibilidade do prato distribuidor sendo para isso adaptado a diferentes vazões. De fato, quando a vazão de líquido é pequena, a altura de proteção do líquido no compartimento distribuidor 8 sobre o prato 2 (altura do líquido em relação ao nível do prato) é pequena, somente os orifícios 5 permitem que o líquido atravesse o prato. Quando a vazão de líquido é maior, de acordo com o modo de realização, a altura de proteção do líquido aumenta e os orifícios radiais das chaminés de líquido 11 permitem que o líquido atravesse o prato. A altura das chaminés para a passagem de líquido 11 é vantajosamente inferior à altura das chaminés para a passagem de gás 4.

[0060] Alternativamente à variante de realização da figura 8, os meios de passagem do líquido podem compreender unicamente chaminés de líquido 11, que podem ser de alturas diferentes e/ou que podem compreender perfurações em alturas diferentes, de maneira a tornar o prato distribuidor flexível.

[0061] De acordo com um modo de realização, as dimensões do prato e de seus componentes verificam os intervalos seguintes: - o passo P das chaminés 4 é compreendido entre 50 e 500 mm, preferencialmente entre 100 e 300 mm, - o prato de distribuição 2 tem uma altura compreendida entre 100 e 200 mm, de preferência entre 600 e 1000 mm, - o diâmetro do prato 2 é compreendido entre 300 e 10000 mm, - se a forma dos elementos 4 é cilíndrica, o diâmetro dc é compreendido entre 50 e 500 mm, - a altura das chaminés 4 é compreendida entre 300 e 2000 mm, de preferência entre 400 e 700 mm, - a distância à borda mínima das chaminés 4 é compreendida entre 50 e 400 mm, e de preferência entre 100 e 200 mm, - a altura das divisórias 6 é compreendida entre 100 e 2000 mm, de preferência entre 700 e 1000 mm, - o diâmetro dor das perfurações 7 é compreendido entre 5 e 100 mm, de preferência entre 30 e 50 mm, - as distâncias Lc1 e Lc2 dos compartimentos de distribuição 8 são compreendidas entre 100 e 1000 mm, e verificam preferencialmente a relação seguinte: com i = 1 ou 2, com θ ângulo máximo de inclinação, e - a distância Lc3 dos compartimentos de retenção 9 é compreendida entre 40 e 200 mm.

[0062] Essas diferentes variantes de realização do prato distribuidor de acordo com a invenção podem ser combinadas entre si, nota-damente as variantes de realização das figuras 7 e 8; por exemplo, chaminés 11 podem ser ligadas a defletores 12.

[0063] A invenção também se refere a uma coluna 1 de troca de matéria e/ou de calor entre dois fluidos, na qual dois fluidos são colocados em contato por meio de um contactor gás/líquido 3, a coluna 1 compreendendo pelo menos uma primeira entrada de um fluido líquido, pelo menos uma segunda entrada de um fluido gasoso, pelo menos uma primeira saída de um fluido gasoso e pelo menos uma segunda saída de um fluido líquido. A coluna 1 compreende por outro lado um prato distribuidor 2 tal como descrito acima, para permitir a distribuição dos fluidos sobre o contactor 3.

[0064] A coluna 1 é vantajosamente uma coluna de lavagem com aminas mas ela é adaptada a qualquer tipo de solventes.

[0065] De maneira vantajosa, o contactor gás/líquido 3 é um leito de guarnecimento estruturado ou em desordem.

[0066] Por outro lado, a invenção se refere a uma barcaça flutuante offshore, notadamente do tipo FPSO ou FLNG, notadamente para a produção e o tratamento de hidrocarbonetos. A barcaça compreende uma coluna de troca de matéria e/ou de calor entre um gás e um líquido tal como descrito acima. A coluna pode fazer parte de uma unidade de tratamento de gás e/ou de captação de CO2 para limpar gases produzidos (ou fumaças).

[0067] A coluna de acordo com a invenção pode ser utilizada em processos de tratamento de gás, de captação de CO2, de destilação ou de transformação do ar.

Exemplo comparativo [0068] Para ilustrar as vantagens da presente invenção, é proposto comparar os resultados obtidos pela invenção (modo de realização da figura 4) com aqueles obtidos por um prato distribuidor de acordo com a arte anterior tal como descrito no pedido de patente FR 2989595 A (US 2013/277868 A). Nesse âmbito, é utilizada uma abordagem digital de tipo CFD (do inglês Computacional Fluid Dynamics que pode ser traduzido por mecânica dos fluidos digital) que consiste em estudar os movimentos de um fluido pela resolução digital das equações de conservação da massa e balanço da qualidade de movimento (equações de Navier-Stokes).

[0069] A abordagem digital utilizada é de tipo acompanhamento de interface (VOF para Volume of Fluid: volume de fluido) descrita em Hirt & Nichols, JCP 39, 201-225 (1981). Esse método, bem conhecido pelo profissional, é bem adaptado para simular a mudança de topologia de interface encontrada no distribuidor submetido ao movimento das ondas (soltura, recolagem de interface, formação de arrebentação...). A evolução do escoamento difásico é descrita pelas equações de conservação da massa, de conservação de quantidade de movimento, e pela equação de transporte da taxa de presença.

[0070] Os cálculos foram realizados com o software comercial Fluent 14.5 ® (ANSYS, Estados Unidos).

[0071] Para o conjunto dos cálculos CFD de avaliação apresentados abaixo, o ângulo associado ao movimento de balanço simulado é de +/- 5° com um período de 15 s. As propriedades dos fluidos são: pL = 1000 kg/m3, μι_ = 1 cp, pG = 1,2 kg/m3, μβ = 0,018 cp. A altura de proteção de líquido no distribuidor considerado é de 400 mm. Uma distância ao ponto de giração da plataforma offshore de 50 m é levada em consideração nos cálculos. Essa distância corresponde aos distribuidores situados no topo de coluna, expostos às maiores acelerações. Finalmente, os feitos capilares são supostos desprezáveis.

[0072] É lembrado que a eficácia de distribuição do sistema proposto é comparada com aquela de um prato distribuidor de acordo com a arte anterior no caso em que o prato é submetido aos movimentos das ondas. A sensibilidade ao meio marinho do prato é quantificada pelo índice de desequilíbrio definido pela equação (1).

Exemplo 1: Propriedade do prato de acordo com a arte anterior - Diâmetro do prato distribuidor: 4000 mm - Diâmetro das chaminés de gás: 100 mm - Altura das chaminés de gás: 600 mm - Número de chaminés: 120 - Comprimento dos compartimentos Lc1 x Lc2: 300 x 300 mm - Abertura da divisória: cerca de 1% - Densidade de ponto de aspersão: 84 pt/m2 (número de pontos de aspersão dividido pela superfície total do distribuidor) - Taxa de aspersão: 100 m3/m2/h Exemplo 2: Propriedades do prato de acordo com a invenção (figura 4): - Diâmetro do prato distribuidor: 4000 mm - Diâmetro das chaminés de gás: 100 mm - Altura das chaminés de gás: 600 mm - Número de chaminés: 120 - Comprimento dos compartimentos Lc1 x Lc2: 300 x 300 mm - Comprimento dos compartimentos de retenção Lc3: 100 mm - Abertura da divisória: cerca de 1% - Densidade de ponto de aspersão: 84 pt/m2 - Taxa de aspersão: 100 m3/m2/h [0073] A figura 9 compara a evolução temporal do índice de desequilíbrio IQ obtido com os dois pratos distribuidores. Para o prato distribuidor de acordo com a arte anterior FR 2989595 A (US 2013/277868 A), curva AA, o índice de desequilíbrio médio em um período de oscilação do prato é de 10%. Com o prato distribuidor de acordo com a invenção, curva INV, o desempenho é melhor, de fato, o índice de desequilíbrio médio é de 5,8%. Esse exemplo mostra que o dispositivo de acordo com a invenção permite melhorar a eficácia de distribuição do prato distribuidor em meio flutuante.

REIVINDICAÇÕES

Claims (17)

1. Prato distribuidor para coluna de troca (1) de calor e/ou de matéria entre um gás e um líquido que compreende pelo menos uma divisória (6) que delimita compartimentos (8, 9) sobre a face superior do dito prato (2), a dita divisória (6) compreendendo perfurações para permitir o escoamento de uma parte do líquido entre os ditos compartimentos (8, 9), no qual o dito prato compreende pelo menos um compartimento de distribuição (8) que compreende pelo menos um meio para a passagem do líquido (5, 11) através do dito prato (2) e pelo menos um meio para a passagem do gás (4) através do dito prato (2), caracterizado pelo fato de que o dito prato compreende pelo menos um compartimento de retenção (9) na periferia do dito prato (2) que não compreende nenhum meio para a passagem do líquido através do dito prato.

2. Prato de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o dito compartimento de retenção (9) não compreende nenhum meio para a passagem do gás através do dito prato.

3. Prato de acordo com uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que cada compartimento na periferia do dito prato é um compartimento de retenção (9).

4. Prato de acordo com uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que os ditos meios para a passagem do gás são elementos de distribuição de gás sob a forma de chaminé (4) saliente da face superior do dito prato.

5. Prato de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que a dita divisória (6) tem uma altura superior ou substancialmente igual à altura das ditas chaminés (4).

6. Prato de acordo com uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que as perfurações (7) são dispostas na base da dita divisória (6).

7. Prato de acordo com uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que o dito prato compreende várias divisórias (6) secantes.

8. Prato de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que as ditas divisórias (6) são compostas por duas séries de divisórias, as divisórias (6) de cada série sendo paralelas entre si e secantes às divisórias (6) da outra série.

9. Prato de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que as perfurações de duas divisórias (6) paralelas que delimitam um mesmo compartimento (8, 9) não são alinhadas.

10. Prato de acordo com uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que as dimensões Lc1 e Lc2 do dito compartimento de distribuição (8) são compreendidas entre 100 e 1000 mm.

11. Prato de acordo com uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que as dimensões Lc3 do dito compartimento de retenção (9) são compreendidas entre 40 e 200 mm.

12. Prato de acordo com uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que os meios para a passagem do líquido são orifícios (5) e/ou chaminés (11) salientes da face superior do dito prato.

13. Prato de acordo com uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que o dito prato compreende um sistema de distribuição secundário (10) saliente da face inferior do dito prato para distribuir o dito líquido em proveniência dos ditos meios para a passagem do líquido (5, 11).

14. Prato de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que o dito sistema de distribuição secundário (10) compreende chaminés e/ou defletores (12).

15. Coluna de troca de calor e/ou de matéria entre um gás e um líquido, na qual os dois fluidos são colocados em contato por meio de um guarnecimento (3), caracterizada pelo fato de que a dita coluna (1) compreende pelo menos um prato distribuidor (2) como definido em uma das reivindicações precedentes para distribuir os ditos fluidos sobre o dito guarnecimento.

16. Barcaça flutuante, notadamente para a recuperação de hidrocarbonetos, caracterizada pelo fato de que ela compreende pelo menos uma coluna (1) como definida na reivindicação 15.

17. Utilização de uma coluna como definida na reivindicação 15, caracterizada pelo fato de que é para um processo de tratamento de gás, de captação de CO2, de destilação ou de transformação de ar.