BR112012032752B1

BR112012032752B1 - método de operar uma seção de coluna de contato

Info

Publication number: BR112012032752B1
Application number: BR112012032752A
Authority: BR
Inventors: Tamminen Esa; Happonen Matti; Ruskoaho Martti; Jortikka Simo; Happonen Ulla
Original assignee: Neste Oil Oyj; Neste Oyj
Priority date: 2010-06-21
Filing date: 2011-06-20
Publication date: 2020-05-19
Also published as: RU2013102536A; SG185553A1; WO2011161315A1; SA111320544B1; EP2397204B1; BR112012032752A2; JP2013530827A; JP5936078B2; US8974640B2; MY163218A; AU2011268846B2; ES2582027T3; EP2397204A1; PT2397204T; HUE029335T2; PL2397204T3; KR20130032364A; US20110308932A1; KR101736128B1; CN103025402A

Abstract

seção de abastecimento de coluna de separação. a presente invenção refere-se a um dispositivo de distribuição de abastecimento em colunas de separação e a um método de operação. em particular invenção refere-se a colunas de destilação nas quais uma corrente de abastecimento está substancialmente na fase líquida, ou é uma mistura de gás e líquido a montante da coluna, porém, onde o abastecimento se vaporiza mais quando ele entra na coluna. de maneira mais específica, um dispositivo de distribuição de abastecimento contém uma pluralidade de aberturas as quais permitem que o abastecimento se vaporize para dentro da coluna onde as aberturas são mantidas em condição crítica durante a operação. uma vantagem significativa é obtida através da implantação e do uso presente dispositivo de distribuição de abastecimento.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para MÉTODO DE OPERAR UMA SEÇÃO DE COLUNA DE CONTATO.

Campo da Invenção

[001] A presente invenção refere-se a colunas de separação. Em particular, a invenção refere-se a colunas de destilação nas quais a corrente de abastecimento está na fase líquida ou é uma mistura de gás e líquido a montante da coluna, porém, onde o abastecimento se vaporiza ou se vaporiza mais quando ele entra na coluna. Tais colunas contêm a seção da coluna dentro da qual um fluxo de abastecimento é direcionado a partir de uma ou mais entradas. Existe uma necessidade de que o campo melhore a introdução da corrente de abastecimento em tais colunas e melhore a distribuição de abastecimento dentro de tais seções.

Descrição Geral da Técnica

[002] A evaporação é um fenômeno comum nas colunas de destilação onde pelo menos uma porção de uma corrente de abastecimento muda de fase quando reduzida à pressão predominante dentro de a coluna. A corrente de abastecimento resultante que entra na coluna é, portanto, uma mistura de gás/líquido. Com base nas exigências de processamento, tem sido difícil a aplicação para introduzir de modo eficiente e eficaz tal abastecimento na coluna.

[003] Quando existe uma seção de separação, pelo menos uma seção acima do local de entrada do abastecimento, há a necessidade de que a porção de gás da corrente de abastecimento seja distribuída de modo uniforme para a seção de separação. Uma exigência relacionada é que existam de maneira ideal no local, picos de velocidade do fluxo de gás. Quando existe uma seção inferior de separação, pelo menos uma seção abaixo do local de entrada de abastecimento, a exigência é de que qualquer porção líquida da corrente de abastecimento seja coletada e direcionada para a seção inferior de separa

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2/18 ção. A seção inferior de separação pode conter uma localização específica tal como uma entrada para um distribuidor de líquido.

[004] Outro fator referente à eficiência e eficácia da introdução da corrente de abastecimento na coluna é qualquer fluxo de gás que suba a partir de uma seção inferior de separação como um resultado de qualquer atividade de separação da seção inferior. O fluxo de gás de entrada precisa passar através da seção onde o abastecimento é introduzido e em seguida pela seção de separação. Para funcionar de maneira ideal, a porção de gás produzido a partir da corrente de abastecimento e do fluxo de gás de entrada precisa ser misturada completamente para produzir um único gás uniforme o qual não tem variações em sua composição ou em temperatura ao longo da área transversal da seção de separação.

[005] Atualmente, uma prática da indústria é evitar grandes quantidades de evaporação dentro das colunas por meio da redução da pressão das correntes de abastecimento antes da introdução do abastecimento na coluna. Isso é realizado com um dispositivo a montante da coluna, o qual reduz a pressão da corrente de abastecimento até o nível desejado na própria coluna. A corrente de abastecimento que sai do dispositivo a montante e trafega pela coluna, normalmente através de um cano, é uma mistura de gás/líquido que possui uma fração significativa de gás. A grande quantidade de gás significa que o cano tem que ter um diâmetro grande relativamente de modo a manter baixa a velocidade da mistura do fluxo do gás/ líquido dentro do cano, ou no caso em que o diâmetro do cano é pequeno, o fluxo resultante tem uma velocidade indesejavelmente alta dentro do cano.

[006] Ter um cano largo é indesejável porque ele exige uma corrente de seção maior para o abastecimento da coluna. Isso aumenta a altura global necessária para a coluna, o que afeta de maneira adversa o custo do projeto, o custo da construção, os custos de operação e os

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3/18 custos de manutenção. O direcionamento do cano largo também é mais difícil, ocupa áreas maiores do espaço e é mais oneroso. A desvantagem de canos pequenos é o risco elevado de problemas de erosão em função da alta velocidade de fluxo e de outras características da mistura de gás/ líquido.

[007] Geralmente, o dispositivo a montante é um meio de controle de fluxo na forma de uma válvula de controle. A válvula de controle facilita a maior parte da redução de pressão. A fração significativa de gás produzido por esta etapa de redução de pressão impõe problemas adicionais ao projeto e ao dimensionamento de tais válvulas. Isso ocorre em função das condições de saída ser muito diferentes a partir das condições de entrada. Em função do fluxo com duas fases (mistura de gás/ líquido), a localização da válvula a montante da coluna bem como a tubulação a jusante da válvula deve ser projetada com cuidado, de modo a evitar os problemas criados pela instabilidade e erosão do fluxo.

[008] Exemplos e discussões sobre a prática atual da indústria podem ser encontrados em Operação de Destilação de H. Kister, (livro publicado por McGraw-Hill, ISBN 0-07-034910-X) com a figura 2.2j de maneira específica, a qual explica usando uma entrada tangencial para a coluna, de modo a satisfazer as exigências de processamento descritas acima.

[009] O Modelo de Torre Empacotada e Aplicações de R.F.Strigle Jr, (livro publicado pela Editora Gulf Co em 1994 [2^a Ed.], ISBN 0-88415-179-4) de exemplos nas figuras 10-15 e 10-16 para as correntes de abastecimento que produzem mistura de gás/ líquidos quando a pressão da corrente de abastecimento é reduzida até o nível da pressão da coluna. Um exemplo utiliza uma câmara onde a evaporação ocorre. Em um segundo exemplo, um canal circular ao longo das paredes da coluna foi fornecido e o abastecimento direcionado

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4/18 acima e para dentro desse canal. Ambos os exemplos estão sendo aplicados às colunas com diâmetro pequeno.

[0010] Alguns exemplos específicos onde as condições descritas acima referentes às correntes de abastecimento evaporantes são particularmente predominantes estão nas refinarias de petróleo e nas fábricas; particularmente em colunas atmosféricas e de destilação de pressão, e de maneira específica nas colunas de destilação de vácuo. Mais em geral, uma localização específica em algumas colunas de destilação de vácuo é o retorno do refervedor para a coluna, onde a mistura de gás/líquido é introduzida na coluna a partir de um refervedor, onde o refervedor serve como um meio de vaporização.

[0011] Uma pessoa versada na técnica irá reconhecer que as condições descritas acima e os problemas associados estão presentes pelo menos até certo ponto em todos os dispositivos de contato onde existe um abastecimento evaporante no sistema.

Sumário da Invenção

[0012] Um objetivo da presente invenção é facilitar a introdução e a distribuição da corrente de abastecimento evaporante para a coluna de um dispositivo de contato.

[0013] É um objetivo prover um dispositivo de distribuição de abastecimento o qual substancialmente evita a evaporação da corrente de abastecimento até que haja um dispositivo de distribuição de abastecimento mantendo a pressão da corrente de abastecimento alta o bastante. A manutenção da pressão é obtida por meio da disposição de orifícios com queda de pressão suficiente para o dito dispositivo de distribuição de abastecimento no qual a evaporação ou vaporização ocorre. Mais de maneira específica, a evaporação da corrente de abastecimento substancialmente acontece quando a corrente flui através dos orifícios e o fluxo através dos orifícios está em condições obstruídas (ou críticas).

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[0014] De maneira adicional, é um objetivo da presente invenção prover um dispositivo de distribuição de abastecimento o qual possa ser usado para distribuir o gás produzido pela evaporação do abastecimento de forma mais regular ao longo da área transversal de uma seção de separação acima do local de abastecimento se comparado à distribuição sem nenhum dispositivo ou com outros dispositivos de distribuição de abastecimento.

[0015] Um objetivo adicional da presente invenção é sozinho ou em conjunto com a distribuição do abastecimento de modo mais uniforme, para usar um dispositivo de distribuição de abastecimento para reduzir a magnitude máxima da velocidade local de pelo menos uma porção do gás passado a partir do abastecimento à medida que ele é introduzido em uma seção de separação acima do local de abastecimento.

[0016] Outro objetivo da presente invenção é facilitar a mistura ideal do gás produzido pela evaporação de um abastecimento de modo uniforme com o gás entrando a partir de uma seção de separação abaixo da seção de entrada do abastecimento.

[0017] Os objetivos da presente invenção são obtidos pelo aparelho e método os quais são descritos em mais detalhes abaixo.

Breve Descrição dos Desenhos

[0018] A figura 1 é uma vista esquemática de uma coluna de destilação.

[0019] A figura 2A é uma vista de cima para baixo da seção da coluna com um dispositivo de distribuição de abastecimento que inclui uma bandeja de chaminé.

[0020] A figura 2B é uma representação com vista lateral da seção na figura 2A.

[0021] A figura 3A é uma vista de cima para baixo da seção da coluna com os dispositivos de distribuição de abastecimento localizados

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6/18 em uma seção inferior de uma coluna de contato.

[0022] A figura 3B é uma representação com vista lateral da seção na figura 3A.

Descrição Detalhada das Modalidades Exemplares

[0023] Existem numerosos tipos e variações de colunas com dispositivo de contato. Alguns dos padrões de colunas com dispositivo de contato são colunas de destilação, colunas de desabsorção e colunas de absorção. Em adição às colunas com um único propósito, várias colunas de contato são combinações de dois ou mais processos padrão (ou seja, destilação e absorção). Além disso, existem categorias tais como colunas empacotadas e colunas a vácuo. Uma pessoa versada na técnica irá reconhecer a aplicabilidade da presente invenção em todos os tipos e variações dos dispositivos de contato enumerados acima de em adição àqueles não enumerados de maneira específica, porém, reconhecidos, onde tais condições de abastecimento evaporante possuem pelo menos o potencial para existir.

[0024] A figura 1 mostra um dispositivo de contato coluna 1 como uma coluna a vácuo de destilação com uma entrada principal de abastecimento 2 e duas saídas 3 e 4. Uma saída é fornecida para cada produto a ser separado do abastecimento pelas seções de separação, 5 fornecidas acima e 6 fornecidas abaixo do local da entrada principal do abastecimento localização. Em adição ao abastecimento principal 2, existe uma entrada de retorno de abastecimento 7, refluxo, localizada acima da entrada principal do abastecimento e da entrada do abastecimento 8, retorno do refervedor, localizado na seção inferior da coluna. Para simplificar, o sistema que produz o vácuo foi omitido.

[0025] A seção de entrada do abastecimento é apresentada em mais detalhes nas figuras 2A e 2B. A figura 2A mostra a parede lateral de um dispositivo de contato coluna 10 a qual delimita a porção interior da coluna do dispositivo de contato, dos dispositivos de entrada de

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7/18 abastecimento 11 e 12, uma bandeja de chaminé com placas de piso da bandeja 14 e um número adequado de chaminés 13. Os dispositivos de entrada de abastecimento 11 e 12 localizados do lado de fora da coluna do dispositivo de contato são fixados tos dispositivos de trajetória do fluxo de abastecimento 16 dentro de a coluna. Os dispositivos de trajetória do fluxo de abastecimento 16 possuem um número adequado de orifícios 15 localizados nas suas paredes externa e interna, e estão localizados acima da bandeja do piso da chaminé 14.

[0026] Um aspecto-chave dos dispositivos de trajetória do fluxo de abastecimento é que a corrente de abastecimento que flui através dos orifícios está em uma condição crítica (obstruída). O fluxo fica engasgado nos orifícios e este engasgue define a taxa de fluxo máxima que pode ser obtida através do orifício.

[0027] Os fluxos de abastecimento através dos dispositivos de entrada de abastecimento em uma taxa de fluxo em massa e em uma primeira pressão. A coluna de contato é mantida em uma segunda pressão a qual é mais baixa do que a primeira. Quando o abastecimento sair do dispositivo de trajetória do fluxo de abastecimento acoplado à entrada do abastecimento, com base no diferencial de pressão, a porção líquida do abastecimento irá se expandir, se vaporizar e o abastecimento entrará na coluna a partir de cada abertura e o fluxo de abastecimento através dos orifícios fica em condições críticas (obstruídas).

[0028] Com base a taxa de fluxo em massa na entrada do abastecimento, existe um ponto onde o diferencial entre a primeira pressão e a segunda pressão na coluna não afeta mais a quantidade de abastecimento que entra na coluna de contato. Isso porque não é mais possível que no mais abastecimento saia das aberturas do dispositivo de trajetória do fluxo de abastecimento em função do fenômeno de engasgue. O ponto onde a diminuição da segunda pressão não tem um

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8/18 efeito sobre a quantidade de abastecimento que entra na coluna através dos orifícios é definido como o ponto crítico. Para todas as segundas pressões desde o ponto crítico até todas as pressões abaixo do ponto crítico, o fluxo através dos orifícios é considerado como estando em condição crítica ou obstruída.

[0029] Portanto, o tamanho de cada abertura no dispositivo de trajetória do fluxo de abastecimento, e a área total das aberturas no dispositivo de trajetória do fluxo de abastecimento deve ser de tal modo que as condições críticas sejam obtidas quanto ao fluxo através dos orifícios. Esses tamanhos irão variar de uma instalação para outra e os tamanhos são escolhidos para funcionar de maneira específica com as condições operacionais em cada instalação. A seleção do tamanho de cada abertura, o número total de aberturas e a área global da abertura podem ser escolhidos através de cálculos padrão ou com o auxílio de ferramentas tais como o software Computational Fluid Dynamics.

[0030] Quando o fluxo de abastecimento está em condição crítica (obstruída) o único meio de aumentar a taxa máxima de fluxo é aumentando a área total do orifício ou a primeira pressão.

[0031] As correntes de abastecimento 31 e 32 entram em seus respectivos dispositivos de entrada de abastecimento 11 e 12 do lado de fora da parede da coluna de contato. No presente exemplo, os dispositivos de entrada de abastecimento 11 e 12 são canos circulares que possuem diâmetros similares. De maneira adicional, os dispositivos de trajetória do fluxo de abastecimento 16 são canos circulares que possuem o mesmo diâmetro que os dispositivos de entrada de abastecimento. Os dispositivos de entrada de abastecimento do lado de fora da parede da coluna e os dispositivos de trajetória do fluxo de abastecimento dentro da parede da coluna podem ser contínuos, conforme mostrado na figura 2A, ou eles podem ser separados e acoplados sobre o perto da parede da coluna, não mostrada. Um dispositivo

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9/18 de distribuição de abastecimento da presente invenção compreende os dispositivos de trajetória do fluxo de abastecimento 16 localizados dentro da parede das colunas e de suas respectivas aberturas 15. [0032] Um dispositivo de distribuição de abastecimento pode ser usado em conjunto com uma bandeja de chaminé ou de maneira alternativa, outros dispositivos conhecidos por uma pessoa versada na técnica podem ser usados. Tais dispositivos conhecidos pode ser um canal com anel, várias caixas flash devidamente localizadas, ou outras geometrias que permitam que o gás que entra a partir da seção de separação abaixo passe através da seção de abastecimento e que coletem o líquido resultante de um dispositivo de distribuição de abastecimento e da seção de separação acima (caso tal seção exista).

[0033] Os dispositivos de trajetória do fluxo de abastecimento 16 mostrados na figura 2A são canos retos e paralelos. Embora os dispositivos de trajetória do fluxo de abastecimento sejam mostrados como sendo canos múltiplos e distintos, eles também podem ser duas ou mais ramificações de um único cano conectado a uma única entrada de abastecimento ou meio de acoplagem da entrada de abastecimento. De maneira similar, dois canos retos distintos podem compreender uma ou mais ramificações. Numerosos modelos geométricos são possíveis com base no modelo da coluna de contato, nas propriedades de fluxo do abastecimento particular bem como na distribuição desejada do abastecimento na seção de coluna.

[0034] O tamanho e o número dos orifícios 15 são selecionados de tal modo que a corrente de entrada do abastecimento dentro de dispositivo da trajetória de fluxo 16 seja mantida substancialmente em fase líquida. De maneira alternativa, a corrente de abastecimento tem uma fração muito pequena de gás em si. A corrente de entrada à medida que flui através dos orifícios 15 para dentro da seção de entrada do abastecimento se vaporiza ou se vaporiza mais e fica simultaneamenPetição 870200013491, de 28/01/2020, pág. 17/34

10/18 te em condições obstruídas.

[0035] Na figura 2B é mostrada a mistura de gás/ líquido que sai dos orifícios 15 e produz uma corrente de gás 34 como um resultado de evaporação (vaporização) e uma corrente de líquido 35. Nesta modalidade particular, usando-se dois dispositivos da trajetória de fluxo conforme mostrado é possível garantir que a corrente de gás 34 produzido pela evaporação e a corrente de gás 33 que surge através das chaminés se misturem de modo uniforme e formem uma corrente combinada de gás 36 com o auxílio da bandeja de chaminé. Embora dois dispositivos da trajetória de fluxo sejam mostrados, pode haver dispositivos adicionais de trajetória de fluxo os quais são idênticos aos dois dispositivos mostrados, ou variam em comprimento e/ou modelo.

[0036] Os orifícios 15 podem ser orifícios cortados da superfície do dispositivo de trajetória do fluxo de abastecimento(s) ou eles podem ser bocais fixados ao(s) dispositivo(s) de trajetória do fluxo de abastecimento. No exemplo em que eles são orifícios cortados da superfície do(s) dispositivo(s) de trajetória do fluxo de abastecimento eles podem ser cortados através de qualquer meio bem conhecido tal como cortador a plasma, cortador mecânico, selo mecânico ou a laser. No exemplo em que os orifícios são bocais fixados ao(s) dispositivo(s) de trajetória do fluxo de abastecimento, os bocais podem ter um modelo simples ou complexo e podem ser fabricados de maneira integral com o dispositivo de trajetória do fluxo de abastecimento. De maneira alternativa, os bocais podem ser fixados/acoplados de modo permanente ou removível ao dispositivo de trajetória do fluxo de abastecimento. Exemplos de meios para fixar os bocais são a soldagem, aderência ou a provisão de aberturas com rosca no dispositivo de trajetória do fluxo de abastecimento junto com roscas correspondentes nos bocais.

[0037] O tamanho, o tipo e a disposição dos orifícios são escolhidos com base pelo menos nas características de entrada do abasteci

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11/18 mento, características ambientais dentro da seção da coluna de contato de entrada, na distribuição desejada de abastecimento ou na combinação das mesmas. De modo a minimizar o custo de operação e manutenção, é desejável manter o fluxo que é substancialmente líquido nas entradas de abastecimento do lado de fora da coluna de contato. As condições para manter esse fluxo substancialmente na fase líquida estão baseadas no próprio abastecimento bem como em quaisquer processos que tenham ocorrido a montante da coluna de contato. A devida seleção da dimensão e disposição dos orifícios no(s) dispositivo^) de trajetória do fluxo de abastecimento permite a vaporização do abastecimento nos locais desejados dentro da seção da coluna de contato.

[0038] As figuras 2A e 2B mostram uma implantação específica de um conjunto de dispositivos de trajetória do fluxo de abastecimento em uma porção central de uma coluna de contato. Na figura 2B, uma seção inferior de separação é mostrada, abaixo da entrada dos abastecimentos 11 e 12, com um distribuidor de líquido 21 e um meio de separação 22, ou seja, uma base empacotada. Esta seção inferior de separação libera a corrente de gás 33. Quando a entrada do abastecimento para uma coluna de contato está localizada em tal posição vertical para que haja uma corrente de gás surgindo através da mesma, conforme mostrado, a adição de uma bandeja da chaminé 14 e da chaminé 13 é vantajosa. A corrente de gás 33 flui através da chaminé 13 e eventualmente para a seção de separação. Acima da seção de entrada do abastecimento existe uma seção de separação com meio de separação 20 (base empacotada).

[0039] Numerosas geometrias e modelos de bandeja de chaminé são possíveis de usados com os dispositivos de trajetória do fluxo de abastecimento da presente invenção conforme discutido acima. O propósito da bandeja de chaminé é ter duas vertentes. Primeiro para

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12/18 permitir uma mistura e uma distribuição uniforme das correntes ascendentes de gás com as correntes introduzidas de gás de abastecimento a partir dos dispositivos de trajetória do fluxo de abastecimento. E segundo para reter e desviar qualquer porção líquida das correntes de abastecimento e o líquido que cai da seção de separação acima, por exemplo, um distribuidor de líquido localizado em cima da seção de separação abaixo da bandeja de chaminé. As figuras 2A e 2B mostram uma modalidade de uma bandeja de chaminé usada em conjunto com os dispositivos de trajetória do fluxo de abastecimento.

[0040] As chaminés 13 na presente modalidade são definidas pelas paredes laterais formadas pela porção vertical da bandeja de chaminé 14. As coberturas horizontais de chaminé, mostradas na figura 2B, podem ser fixadas a uma ou mais das porções laterais que definem a chaminé 13. As coberturas de chaminé podem cobrir a porção ou toda a abertura superior da chaminé. De maneira alternativa, conforme mostrado na figura 2B, as coberturas de chaminé podem se estender para além dos limites da abertura superior da chaminé.

[0041] O número de chaminés, as suas dimensões, localização e construção podem variar com base nas propriedades de fluxo da corrente de gás 33 e das correntes de gás 34. De maneira preferida, a geometria da bandeja de chaminé e a localização das chaminés refletem a geometria do(s) dispositivo(s) de trajetória do fluxo de abastecimento. Na figura 2A e 2B as chaminés podem ser vistas dispostas em séries paralelas aos dispositivos retos de trajetória do fluxo de abastecimento. De maneira adicional, pode ser visto que enquanto a série central consiste em chaminés modeladas e espaçadas de maneira idêntica 13, as séries superior e inferior consistem em uma série com chaminés sendo diferentes em tamanho, formato e espaçamento que está de acordo tanto com a geometria dos dispositivos de trajetória do fluxo de abastecimento (suas beiras internas estão alinhadas em uma

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13/18 linha reta e em paralelo com os dispositivos de trajetória do fluxo de abastecimento) e com a geometria da coluna do dispositivo de contato. [0042] Na prática, a seleção do número de chaminés, das suas dimensões e localização é melhor determinada através de análise computacional usando-se, por exemplo; as dimensões da coluna, os parâmetros do dispositivo de trajetória do fluxo de abastecimento, as características de fluxo da corrente de gás 33 e as características de fluxo da corrente de gás 34. Um programa de computador pode ser usado para melhorar o modelo ou um ou mais casos discretos podem ser simulados para determinar o modelo mais apropriado.

[0043] Um aspecto das chaminés é facilitar uma mistura substancialmente mais homogênea entre os dois fluxos de corrente de gás 33 e 34 do que seria obtido sem a bandeja de chaminé. A bandeja de chaminé pode ser modelada em conjunto com os dispositivos de trajetória do fluxo de abastecimento ou separadamente. Um método de modelar o sistema é usando-se o software Computational Fluid Dynamics para simular as interações da bandeja de chaminé, dos dispositivos de trajetória do fluxo de abastecimento e da coluna de separação para determinar o modelo ideal do sistema e suas partes.

[0044] É vantajoso para a mistura homogênea que as características de fluxo, por exemplo, velocidade e densidade de ambos os fluxos estejam próximas umas das outras. Portanto, se as características de fluxo da corrente de gás 34 forem conhecidas, com base no modelo dos dispositivos de trajetória do fluxo de abastecimento, a altura, localização e a área aberta podem ser modeladas para facilitar a mistura homogênea.

[0045] Conforme mostrado na figura 2B, à área da chaminé é menor do que a área da coluna área. Portanto, o fluxo que sai das chaminés possui uma velocidade e uma densidade maior do que o fluxo 33 no fundo, a porção aberta da seção de coluna. De maneira adicio

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14/18 nal, as coberturas de chaminé e a altura das paredes verticais da bandeja de chaminé 14 se estendem para além das aberturas nos dispositivos de trajetória do fluxo de abastecimento. Quando o fluxo 34 surgir na seção de coluna, ele irá se dispersar de tal modo que a velocidade, densidade e a distribuição local diminuam à medida que a distância das aberturas aumentar. A localização da parte superior das paredes verticais das chaminés e das coberturas de chaminé deve ser projetada de tal modo que as características de fluxo do fluxo que sai das chaminés e as características de fluxo local do fluxo dos dispositivos de trajetória do fluxo de abastecimento estejam próximas umas das outras para que uma mistura substancialmente homogênea possa ser formada.

[0046] Outras geometrias de chaminé podem ser usadas para obter as características de fluxo desejadas para o fluxo que sai das chaminés. Ao invés das paredes das chaminés serem verticais, elas podem ser dispostas em um ângulo para afunilar o fluxo 33 em uma abertura superior mais estreita quando comparada à abertura inferior. Isso pode ser usado para aumentar a densidade e a velocidade local do fluxo quando ele sai das chaminés. De maneira alternativa, as paredes da chaminé, e/ou a porção inferior da bandeja podem ter uma ou mais aberturas ou podem ser dispostas de tal modo a permitir que o fluxo 33 saia da chaminé a partir de múltiplas locações. Isso pode ser usado para manter as características de fluxo entre o fluxo 33 e o fluxo que sai das chaminés preservadas.

[0047] A porção inferior da bandeja de chaminé 14 pode ser, por exemplo, horizontal conforme mostrado na figura 2B, ela pode se inclinar para uma direção ou ela pode tomar a forma de uma pirâmide invertida. Em qualquer caso, uma ou mais aberturas podem ser dispostas a permitir que o fluxo líquido 35 saia da bandeja de chaminé. No caso em que o fundo da bandeja é desviado ou é uma pirâmide inver

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15/18 tida, a abertura para o fluxo do líquido fica preferidamente localizada no ponto ou área onde a bandeja se desvia.

[0048] Em uma modalidade, existe um circuito de fluxo no qual uma corrente é levada a partir da coluna, a corrente é aquecida e em seguida a corrente é reintroduzida na coluna. A seção onde a corrente é reintroduzida é mostrada nas figuras 3A e 3B. Esta corrente reintroduzida também é considerada um abastecimento. A corrente retirada da coluna está frequentemente em seu ponto bolha, o que significa que qualquer calor adicional fará com que a vaporização (flashing) ocorra quando a corrente for reintroduzida na coluna.

[0049] A figura 3A mostra a parede lateral de um dispositivo de contato coluna 40 a qual delimita a porção interior da coluna do dispositivo de contato. A coluna 40 possui o dispositivo de entrada de abastecimento 42. A corrente de entrada do abastecimento é reintroduzida na coluna depois que ela tiver sido aquecida em um circuito descrito previamente. O dispositivo de trajetória do fluxo de abastecimento 46 possui um número adequado de aberturas 45, localizado na parede externa 41 do dispositivo de trajetória do fluxo de abastecimento 46. O dispositivo de trajetória do fluxo de abastecimento é mostrado como dois arcos circulares de cano os quais estão localizados acima do reservatório inferior da coluna. A corrente no circuito é levada a partir da saída 43. A corrente de abastecimento do dito circuito entra no dispositivo de entrada de abastecimento 42. Acima da seção de entrada do abastecimento existe uma seção de separação com meio de separação 47 (base empacotada).

[0050] O tamanho e o número de orifícios 45 foram selecionados de tal modo que a corrente de entrada do abastecimento dentro do dispositivo da trajetória de fluxo 46 seja mantida substancialmente na fase líquida. Embora o abastecimento esteja preferidamente na fase líquida, ele pode ter, de maneira alternativa, uma fração bem pequena

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16/18 de gás em si. À medida que a corrente de entrada flui através das aberturas 45 e para dentro da seção de entrada do abastecimento, ela ao mesmo tempo se vaporiza, ou se vaporiza mais, e fica em condições obstruídas. Quando a mistura de gás/líquido sai das aberturas 45, ela produz a corrente de gás 49 como um resultado da vaporização e de uma corrente líquida 48. Nesta modalidade particular, usando-se o dispositivo da trajetória de fluxo é possível garantir que a corrente de gás 49 produzida pela evaporação seja distribuída substancialmente de modo uniforme dentro da seção de separação.

[0051] Visto que não existe, pelo menos não virtualmente, nenhuma corrente ascendente por baixo do dispositivo de trajetória do fluxo de abastecimento, não há a necessidade da chaminé e das bandejas conforme descrito no exemplo anterior. No entanto, pode ser útil o uso de um defletor circular 50 abaixo do dispositivo de trajetória do fluxo de abastecimento para impedir o líquido de ser drenado diretamente para o reservatório ao longo da parede das colunas. Este defletor pode ser benéfico para os bocais de medição de nível e também para manter o nível do líquido mais estável no reservatório.

[0052] Um exemplo específico da figura 3A possui o dispositivo de entrada de abastecimento 42, o qual é um cano circular que possui diâmetro nominal de 15,24 cm (6 polegadas). O dispositivo de trajetória do fluxo de abastecimento 46 também é um cano circular com diâmetro nominal de 10,16 cm (4 polegadas). O dispositivo de contato 40 possui um diâmetro de 1,8 m. O formato dos orifícios 45 é redondo e eles possuem o mesmo diâmetro de 14 mm. O número total de orifícios é 34 e eles estão localizados conforme mostrado na figura 3B.

[0053] Uma corrente de hidrocarboneto é introduzida no dispositivo de contato 40 através do dispositivo de entrada de abastecimento 42. A corrente de hidrocarboneto possui pontos de curva de destilação ASTM D86 de acordo com a seguinte tabela:

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vol-% destilado	0	10	30	50	70	90	100
em temperatura C	390	399	405	410	415	423	434

[0054] De maneira adicional, a corrente de hidrocarboneto possui uma gravidade API de 36.96. Esta informação caracteriza totalmente a corrente.

[0055] A pressão no dispositivo de entrada de abastecimento é ajustada por meio de uma válvula de controle a montante da entrada do circuito de aquecimento de modo a obter a pressão de 20 kPa(a) na entrada do dispositivo da trajetória de fluxo 46. A temperatura da corrente fica em 281.2 °C após o circuito de aquecimento enquanto a temperatura da corrente antes do circuito e ao sair da coluna de contato está em seu ponto de bolha de 263 C. Quando o fluxo da corrente de hidrocarboneto através dos orifícios é de 952 kg/h a queda de pressão é de 10,7 kPa e a pressão no dispositivo de contato é de 9.3 kPa(a). Quando a pressão no dispositivo de contato é diminuída ainda mais, não há nenhum aumento no fluxo através dos orifícios, o que significa que o fluxo chegou às condições obstruídas, ou seja, reduzir a pressão a jusante não afeta de modo algum a taxa de fluxo. Na prática, a coluna de contato é operada na pressão de 1,7 kPa(a) e o fluxo de hidrocarboneto através dos orifícios está em condições obstruídas.

[0056] Em qualquer seção em uma coluna do dispositivo de contato na qual haja uma entrada de abastecimento que introduz o abastecimento no sistema, existe o potencial para uma distribuição não uniforme da porção de gás do abastecimento para a seção acima da entrada do abastecimento. De maneira adicional, existe o potencial para que as velocidades locais da porção de gás do abastecimento sejam prejudiciais ou não ideais para a dita seção acima. A disposição de um dispositivo de distribuição de abastecimento que permite que a evaporação do abastecimento ocorra nos locais desejados dentro da seção de entrada do abastecimento possibilita que as colunas com dispositivo de contato operem de maneira mais eficiente.

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[0057] De maneira adicional, a projeção de um dispositivo de trajetória do fluxo de abastecimento de acordo com a presente invenção permite que o abastecimento na entrada do abastecimento seja mantido líquido ou em uma fase substancialmente líquida antes de entrar na coluna de contato. Isso reduz a complexidade do sistema de destilação bem como os efeitos nocivos da fase gasosa, ou da alta porcentagem de fase gasosa que flui nos canos e nas entradas que levam à coluna de contato. No entanto, será reconhecido por aqueles versados na técnica que o presente dispositivo também pode ser utilizado quando o abastecimento tiver mais vapor, porém, sem a obtenção de todas as vantagens de redução dos efeitos nocivos do abastecimento como quando o abastecimento é substancialmente líquido. Uma pessoa versada na técnica também irá reconhecer vantagens adicionais para a presente invenção e várias geometrias dos dispositivos de trajetória do fluxo de abastecimento, chaminés, bandejas e modelos de aberturas e bocais dos dispositivos de trajetória do fluxo de abastecimento não descritos aqui e que não fujam do escopo da presente invenção.

Claims

1. Método de operar uma seção (5, 6) de coluna de contato (1) compreendendo as etapas de:

suprir um abastecimento (31, 32) que é pelo menos parcialmente líquido para a coluna de contato (1) através de entradas de abastecimento (11, 12) em uma primeira pressão, e operar a seção de coluna de contato (5, 6) em uma segunda pressão menor do que a primeira pressão, caracterizado por, permitir que o abastecimento (31, 32) simultaneamente se vaporize parcialmente ou totalmente, ou se vaporize mais, e entrar por meio das entradas de abastecimento (11, 12), um dispositivo de trajetória de fluxo de abastecimento (16) localizado dentro da seção de coluna de contato (5, 6), o dispositivo de trajetória de fluxo de abastecimento possuindo uma série de aberturas (15), e em que a segunda pressão é mantida tão baixa que se a segunda pressão é ainda mais reduzida, um fluxo de massa máximo na coluna (1) a partir das entradas de abastecimento (11, 12) permanece constante e assim fica em condição obstruída.

2. Método de operar uma seção (5, 6) de coluna de contato (1), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que ainda compreende:

redirecionar uma porção de líquido do abastecimento (35) através de um dispositivo de coleta de líquido (13, 14) localizado pelo menos parcialmente abaixo do dispositivo de trajetória de fluxo de abastecimento (16), e redirecionar pelo menos uma porção de um fluxo de gás (33) a partir de abaixo do dispositivo de coleta de líquido (13, 14) para um ponto acima do dispositivo de trajetória de fluxo de abastecimento.

3. Método de operar uma seção (5, 6) de coluna de contato

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2/3 (1), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o abastecimento através de cada e toda abertura do dispositivo de trajetória de fluxo de abastecimento (16) está em condição obstruída.

4. Método de operar uma seção (5, 6) de coluna de contato (1), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o dispositivo de trajetória de fluxo de abastecimento (16) compreende duas ou mais trajetórias de fluxo de abastecimento (16) organizadas em série ou em paralelo, ou ambas, em paralelo e em série.

5. Método de operar uma seção (5, 6) de coluna de contato (1), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a coluna de contato é uma coluna de destilação ou coluna de absorção.

6. Método de operar uma seção (5, 6) de coluna de contato (1) compreendendo as etapas de:

suprir um abastecimento aquecido (31) que é líquido, ou pelo menos parcialmente líquido, para a coluna de contato (1) através de uma entrada de abastecimento (42) em uma primeira pressão, e operar uma seção da coluna de contato em uma segunda pressão menor do que a primeira pressão, caracterizado por permitir que o abastecimento aquecido (31) simultaneamente se vaporize parcialmente ou totalmente, ou se vaporize mais, e para entrar por meio da entrada de abastecimento (42) um dispositivo de trajetória de fluxo de abastecimento (46) localizado dentro da seção de coluna (5, 6), o dispositivo de trajetória de fluxo de abastecimento (46) possuindo uma série de aberturas (45), em que o dispositivo de trajetória de fluxo de abastecimento (46) compreende dois arcos de tubo circular possuindo uma série de aberturas (45) localizadas em uma parede externa (41) do dispositivo de trajetória de fluxo de abastecimento (46), e o número total de aber

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3/3 turas é configurado de modo que o fluxo aquecido, à medida que flui através de toda a série de aberturas (45), simultaneamente se vaporize parcialmente ou totalmente, e em que a segunda pressão é mantida tão baixa que se a segunda pressão é ainda mais reduzida, um fluxo de massa máximo na coluna a partir das entradas de abastecimento permanece constante e assim fica em condição obstruída.