BR112013032765B1

BR112013032765B1 - seção de coluna de contato e método para operar uma seção de coluna de contato

Info

Publication number: BR112013032765B1
Application number: BR112013032765-0A
Authority: BR
Inventors: Esa Tamminen
Original assignee: Neste Oyj
Priority date: 2011-06-27
Filing date: 2012-06-26
Publication date: 2021-01-05
Also published as: PT2540365T; CN103781524B; EP2540365B1; SG195052A1; RU2602530C2; MY164181A; DK2540365T3; AU2012277641B2; RU2014102347A; KR20140051273A; PL2540365T3; JP2014522716A; CN103781524A; AU2012277641A1; ES2629434T3; JP6113158B2; BR112013032765A2; EP2540365A1; KR101836453B1; WO2013001162A1

Abstract

SEÇÃO DE COLUNA DE CONTATO E MÉTODO PARA OPERAR UMA SEÇÃO DE COLUNA DE CONTATO. A presente invenção refere-se a um dispositivo de distribuição de alimentação (14) em colunas de separação e a um método de operação. Particularmente, ela refere-se a colunas de destilação nas quais a corrente de alimentação está, substancialmente, em fase líquida ou uma mistura de gás e líquido, a montante da coluna, mas onde a alimentação (15) se vaporize ou vaporiza antes de entrar ou ao entrar na coluna. Mais especificamente, o dispositivo de distribuição de alimentação (14) contém uma pluralidade de aberturas (18A, 18B, 24), que possibilitam à alimentação (15) vaporizar-se antes de entrar ou ao entrar na coluna e onde as aberturas (18A, 18B, 24) são mantidas em condição crítica durante a operação. Uma vantagem significativa é obtida através da execução e uso dos presentes dispositivos de distribuição de alimentação (14).

Description

CAMPO DA INVENÇÃO

[0001] A presente invenção refere-se, em geral, a colunas de separação. Particularmente, ela refere-se a colunas de destilação, na qual a corrente de alimentação está em fase líquida, ou uma mistura de gás e líquido a montante da coluna, mas onde a alimentação se vaporiza ou vaporiza mais, antes de entrar na coluna. Essas colunas contêm uma seção da coluna, na qual uma corrente de alimentação está dirigida em uma ou mais entradas. Existe uma necessidade na área para aperfeiçoar a introdução da corrente de alimentação nessas colunas e para aperfeiçoar a distribuição de alimentação nessas seções.

DESCRIÇÃO GERAL DA TÉCNICA

[0002] Flashing (evaporação instantânea) é um fenômeno comum em colunas de destilação, onde pelo menos uma parte de uma corrente de alimentação muda fases quando reduzida à pressão existente na coluna. A corrente de alimentação resultante que entra na coluna é, então, uma mistura de gás/líquido. Com base em exigências de processamento, mostrou-se difícil na aplicação, para introduzir eficientemente e eficazmente essa alimentação em uma coluna.

[0003] Quando há uma seção de separação superior, pelo menos uma seção acima do local de entrada de alimentação, uma exigência padrão é que a parte de gás da corrente de alimentação deve ser distribuída uniformemente à seção de separação superior. Uma exigência relacionada é que, idealmente, não deve haver picos de velocidade da corrente de gás. Quando existe uma seção de separação inferior, pelo menos uma seção abaixo do local de entrada de alimentação, uma exigência padrão é que qualquer parte de líquido da corrente de alimentação deve ser coletada e guiada à seção de separação inferior. A seção de separação inferior pode conter um local específico, tal como uma entrada para um distribuidor de líquido.

[0004] Uma prática na indústria é evitar grandes quantidades de flashing dentro das colunas, reduzindo a pressão de corrente de alimentação com um dispositivo a montante da coluna, que reduz a pressão da corrente de alimentação àquela desejada na própria coluna. A corrente de alimentação que sai do dispositivo a montante e se desloca para a coluna, normalmente, por meio de um tubo, é uma mistura de gás/líquido, com uma fração significativa de gás. A grande quantidade de gás significa que o tubo tem de ter um diâmetro relativamente grande, a fim de manter a velocidade de corrente da mistura de gás/líquido baixa dentro do tubo, ou, no caso do diâmetro do tubo ser pequeno, a corrente resultante tem uma velocidade indesejavelmente alta dentro do tubo.

[0005] Ter um tubo grande é indesejável, porque ele necessita de uma altura maior da seção de corrente de alimentação da coluna. Isso aumenta a altura total necessária para a coluna, que afeta negativamente custos de projeto, custos de construção, custos operacionais e custos de manutenção. A instalação tubos grandes também é mais difícil, requer quantidades maiores de espaço e é mais dispendiosa. A desvantagem de ter tubos pequenos é o risco maior de problemas de erosão, devido à alta velocidade de corrente e outras características da mistura de gás/líquido.

[0006] Frequentemente, o dispositivo a montante é um meio de controle de corrente na forma de uma válvula de controle. A válvula de controle facilita a maior parte da redução de pressão. A fração de gás significativa produzida por essa etapa de redução de pressão cria problemas adicionais na configuração e dimensionamento dessas válvulas. Isso se deve ao fato de que as condições de saída são muito diferentes das condições de entrada. Devido à corrente de duas fases (mistura de gás/líquido), a localização da válvula a montante da coluna, bem como da tubulação a jusante da válvula precisa ser projetada com cuidado, a fim de evitar os problemas criados pela instabilidade e erosão da corrente.

[0007] Exemplos e descrição da prática industrial atual podem ser encontrados em Distillation Operation pro H. Kister (livro publicado por McGraw-Hill,ISBN 0-07-034910-X), especificamente, com a figura 2.2j, que explica usar uma entrada tangencial à coluna, a fim de satisfazer as exigências de processamento descritas acima.

[0008] Packed Tower Design and Applications pro F.F. Strigle Jr. (livro publicado por Gulf Publishing Co. em 1994 [2a Ed.]. OSBM 0- 88415-179-4) dá alguns exemplos nas Figuras 10-15 e 10-16 para correntes de alimentação que produzem misturas de gás/líquido, quando a pressão da corrente de alimentação é reduzida para a da coluna. Um exemplo utiliza uma câmara, onde ocorre a flashing. Em um segundo exemplo, foi previsto um canal circular ao longo das paredes da coluna e a alimentação é dirigida acima e para dentro desse canal. Os dois exemplos estão sendo aplicados a colunas com diâmetro pequeno.

[0009] Alguns exemplos específicos, onde as condições descritas acima referentes à flashing de correntes de alimentação são particularmente predominantes são em refinarias de petróleo e usinas petroquímicas; particularmente, em colunas de destilação atmosféricas e de pressão, e, especificamente, em colunas de destilação a vácuo. Uma localização específica em algumas colunas de destilação a vácuo é o retorno do refervedor à coluna, onde a mistura de gás/líquido é introduzida na coluna de um refervedor, onde o refervedor serve como meio de vaporização.

[00010] Os que são versados na técnica reconhecem que as condições descritas acima e problemas associados estão presentes, pelo menos em certo grau, em todos os dispositivos de contato, onde alimentação de flashing está presente no sistema.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[00011] Um objetivo da presente invenção é facilitar a introdução e distribuição de uma corrente de alienação de flashing a uma coluna de dispositivo de contato.

[00012] Um objetivo é pôr à disposição um dispositivo de distribuição de alimentação, que possibilita, substancialmente, a flashing da corrente de alimentação em um ou mais locais desejados dentro do dispositivo de distribuição de alimentação.

[00013] Em várias modalidades da presente invenção, o(s) local(ais) de flashing desejados estão dentro do dispositivo de distribuição de alimentação e fora da parede externa da coluna de dispositivo de contato. Em determinadas modalidades, isso é obtido, em parte, mantendo a pressão da corrente de alimentação a uma pressão suficientemente alta até o(s) referido(s) local(ais). Manter a pressão é obtido em determinada modalidades dispondo aberturas com suficiente queda de pressão dentro do dispositivo de distribuição de alimentação, no qual ocorre flashing ou vaporização. Mais especificamente, a flashing da corrente de alimentação ocorre, substancialmente, quando a corrente corre através das aberturas e a corrente através das aberturas está em condições estranguladas (ou críticas).

[00014] Além disso, é um objetivo de determinadas modalidades da presente invenção pôr à disposição um dispositivo de distribuição de alimentação que pode ser usado para distribuir o gás produzido por flashing da alimentação mais uniformemente ao longo da área de secção transversal de um corte de separação acima do local de alimentação, em comparação com a distribuição, sem nenhum ou sem outros dispositivos de distribuição de alimentação.

[00015] Um objetivo adicional de determinada modalidades da presente invenção, sozinho ou em conjunto com distribuir a alimentação mais uniformemente, usar o dispositivo de distribuição de alimentação para reduzir a magnitude máxima da velocidade local de pelo menos uma parte do gás evaporado da alimentação, quando ele é introduzido em uma seção de separação acima do local de alimentação.

[00016] Um outro objetivo de determinadas modalidades da presente invenção é facilitar a mistura ideal do gás produzido por flashing de uma alimentação uniformemente com um gás vindo de uma seção de separação abaixo da seção de entrada de alimentação. BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[00017] Fig. 1 é uma vista esquemática de uma coluna de destilação.

[00018] Fig. 2A é uma vista de cima par baixo de uma seção de uma coluna com um dispositivo de distribuição e alimentação cônico, aberto.

[00019] Fig. 2B é uma representação em vista lateral da seção na Fig. 2A.

[00020] Fig. 3A é uma vista de cima para baixo de uma seção de uma coluna com um dispositivo de alimentação cônico, dividido.

[00021] Fig. 3B é uma representação em vista lateral da seção na Fig. 3B.

[00022] Fig. 4 é uma representação em vista lateral de uma seção com um dispositivo de distribuição de alimentação cônico.

[00023] Fig. 5 é uma representação em vista lateral de uma seção inferior de uma coluna com um dispositivo de distribuição de alimentação cônico, aberto.

[00024] Fig.6A é uma vista de cima para baixo de uma seção de uma coluna com uma parede externa 50 e uma modalidade de um dispositivo de distribuição de alimentação com uma câmara em formato de aro de roda 52, que circunda a parede externa da coluna.

[00025] Fig. 6B é uma vista de cima para baixo de uma seção de uma coluna com uma parede externa 50 e uma modalidade de um dispositivo de distribuição de alimentação com uma câmara em formato de aro de roda 52, que circunda a parede externa da coluna.

[00026] Fig. 6C é uma representação em vista lateral de um corte A-A da coluna e dispositivo de distribuição de alimentação da Fig. 6B. DESCRIÇÃO DETALHADA DE MODALIDADES EXEMPLIFICADAS

[00027] Há numerosos tipos e variações de colunas de dispositivo de contato. Algumas das colunas de dispositivo de contato convencionais são colunas de destilação, colunas de separação e colunas de absorção. Além de colunas com um propósito único, algumas colunas de contato são combinações de dois ou mais processos convencionais (isto é, destilação e absorção). Além disso, há categorias, tais como colunas de enchimento e colunas de bandeja. Pessoas versadas na técnica entendem que a aplicabilidade da presente invenção em todos os tipos e variações de dispositivo de contato enumerados acima, além dos não especificamente enumerados, mas reconhecidos na técnica, onde essas condições de alimentação de flashing têm pelo menos o potencial de existir.

[00028] A Figura 1 mostra uma coluna de dispositivo de contato 1 como uma coluna de destilação a vácuo com uma entrada de alimentação 2 principal e duas saídas 3 e 4. Uma saída está prevista para cada produto a ser separado da alimentação pelas seções de separação 5, previstas acima e 6 previstas abaixo do local de entrada de alimentação principal. Além da alimentação principal 2, há uma entrada de alimentação de retorno 7, refluxo, localizada acima da entrada de alimentação principal e uma entrada de alimentação 8,retorno de refervedor, localizada na seção inferior da coluna. Por razões de simplificação, o sistema que produz o vácuo foi omitido.

[00029] Uma seção de entrada de alimentação é apresentada em mais detalhe nas Figuras 2A e 2B. A Figura 2A mostra a parede lateral de uma coluna de dispositivo de contato 10, que cerca a parte interna da coluna de dispositivo de contato. Fixado no exterior da coluna 10, há um dispositivo de distribuição de alimentação 14. O dispositivo de distribuição de alimentação é alimentado pela alimentação 15 da linha 12.

[00030] O dispositivo de distribuição de alimentação é formado de tal modo que a corrente de alimentação corre em algum ponto dentro do dispositivo de distribuição de alimentação, e antes de entrada na coluna, está em condição crítica (estrangulada). À medida que a pressão da alimentação é reduzida, o que se deve, por exemplo, pelo menos em parte, tanto à fricção da corrente como altura reduzida da coluna de fluido na linha 12, a corrente de alimentação vaporiza significativamente. O dispositivo de distribuição de alimentação 14 tem uma área de secção transversal selecionada para possibilitar a passagem da mistura de duas fases formada. A área de secção transversal é relativamente pequena e, portanto, faz com que a corrente seja estrangulada. O estrangulamento ajusta uma velocidade de corrente máxima que pode ser obtida através do dispositivo de distribuição de alimentação.

[00031] Na prática, a alimentação 15 corre através da linha 12 a uma velocidade de corrente de massa e a uma primeira pressão durante operação normal. A coluna de contato é mantida a uma segunda pressão, que é mais baixa do que a primeira. Quando a alimentação sai do dispositivo de distribuição de alimentação, com base no diferencial de pressão, a parte líquida se expande, vaporiza e a alimentação entra na coluna por cada uma de quaisquer aberturas (uma única abertura é mostrada nas Figuras 2, 4 e 5, enquanto múltiplas aberturas são mostradas em 3 e 6) e a corrente de alimentação em algum ponto dentro do dispositivo de distribuição de alimentação 14 está em condições críticas (estranguladas).

[00032] Com base na velocidade de corrente de massa na entrada de alimentação, há um ponto onde o diferencial entre a primeira e a segunda pressão na coluna não afeta mais a quantidade de alimentação que entra na coluna de contato. Isso se deve ao fato de que nenhuma alimentação adicional pode possivelmente passar através do dispositivo de distribuição de alimentação 14, devido ao fenômeno de estrangulamento. O ponto, onde baixar a segunda pressão não tem um efeito sobre a quantidade de alimentação que entra na coluna através do dispositivo de distribuição de alimentação está definido como ponto crítico. Para todas as segundas pressões do ponto crítico para todas as pressões abaixo do ponto crítico, a corrente através do dispositivo de distribuição de alimentação 14 é considerado como estando em condição crítica ou estrangulada.

[00033] Portanto, a área de secção transversal total do dispositivo de distribuição de alimentação deve ser tal que a condição crítica é obtida para a corrente através do dispositivo. A área de secção transversal total varia de uma instalação para outra e a área é selecionada para trabalhar especificamente com as condições operacionais, por exemplo, a velocidade de corrente de massa operacional, âmbito de temperatura operacional, âmbito de pressão operacional, composição da corrente etc. em cada instalação. A seleção da área de secção transversal total pode ser selecionada através de cálculos padrão ou com ajuda de ferramentas tais como o software de Dinâmica de Fluidos Computacional.

[00034] Quando a corrente de alimentação está em condição crítica (estrangulada), o único meio para aumentar a velocidade de corrente máxima é aumentar a área de secção transversal total ou aumentar a primeira pressão.

[00035] A corrente de alimentação 15 entra no dispositivo de distribuição de alimentação 14 fora da parede 10 da coluna de contato. No presente exemplo das Figuras 2A e 2B, o dispositivo de distribuição de alimentação 14 tem um formato, em geral, cônico ou trapezoidal. O dispositivo de distribuição de alimentação 14 contém uma câmara de expansão entre a linha de alimentação 15 e a coluna 10. A câmara de expansão tem uma área de secção transversal, que é maior do que a da linha de alimentação 12. Embora o formato geralmente seja mostrado como cônico/trapezoidal, alguém versado na técnica reconhece uma variedade tanto de formatos regulares como irregulares, que não se afastam do objetivo da presente invenção.

[00036] O dispositivo de distribuição de alimentação pode ser usado em conjunto com uma bandeja de chaminé e/ou outro dispositivo ou dispositivos conhecidos de quem é versado na técnica, que são usados em colunas de contato. Esses dispositivos conhecidos podem ser um canal anular, diversas caixas de flash localizadas de modo apropriado ou outras geometrias, que possibilitam ao gás 26 vindo da seção de separação abaixo passar através da seção de alimentação e/ou coletar o líquido resultante do dispositivo de distribuição de alimentação e/ou da seção de separação acima (se essa seção existir).

[00037] Embora o presente exemplo mostre um único dispositivo de distribuição de alimentação 14 conectado a uma única linha de alimentação 12 para introduzir alimentação à coluna, podem haver um ou mais conjuntos de dispositivos de distribuição de alimentação e de linhas adicionais, que introduzem uma ou mais alimentações adicionais em uma seção de uma coluna. Além disso, um único dispositivo de distribuição de alimentação pode ser alimentado por mais de uma linha de alimentação.

[00038] O tamanho e o número das aberturas do dispositivo de distribuição de alimentação, junto com o tamanho e o formato da câmara de expansão, podem ser selecionados de tal modo que a alimentação dentro do dispositivo de distribuição de alimentação 14 é mantida, substancialmente, em fase líquida, até a alimentação atingir o ponto em que ocorre uma vaporização significativa. As referidas características do dispositivo de distribuição de alimentação também podem ser configuradas e selecionadas de tal modo que a alimentação ao dispositivo de distribuição 14 pode ter uma fração de gás/vapor.

[00039] A fim de minimizar os custos de operação e manutenção, é desejável manter uma corrente que é substancialmente líquida na linha de alimentação 12. As condições para manter essa corrente substancialmente em fase líquida estão baseadas, pelo menos em parte, por exemplo, na própria alimentação, bem como em quaisquer processos que tenham ocorrido a montante da coluna de contato. Selecionar as dimensões e posicionamento apropriados da área de secção transversal total do dispositivo de distribuição de alimentação 14 possibilita que a vaporização da alimentação ocorra no local desejado dentro do dispositivo e antes da coluna de contato.

[00040] As Figuras 2A e 2B mostram uma modalidade de um dispositivo de distribuição de alimentação em uma parte central de uma coluna de contato. Na Figura 2B é mostrada abaixo do dispositivo de distribuição de alimentação 14, uma seção de separação inferior, com um distribuidor de líquido 21 e um meio de separação, por exemplo, uma camada com enchimento. A seção de separação inferior é mostrada emitindo uma corrente de gás 26. Quando a entrada de alimentação a uma coluna de contato está localizada tal como mostrado, a adição de uma bandeja de chaminé e chaminés (não mostradas) pode ser vantajosa. A corrente de gás 26 corre através das chaminés e, eventualmente, para a seção de separação superior. Acima da seção de entrada de alimentação é mostrada uma seção de separação superior com meios de separação 20, por exemplo, camada com enchimento.

[00041] Uma seção de entrada de alimentação de acordo com uma modalidade da presente invenção é apresentada em mais detalhes nas Figuras 3A e 3B. A Figura 3A mostra a parede lateral de uma coluna de dispositivo de contato 10, que circunda a parte interior da coluna de dispositivo de contato. Fixado no exterior da coluna 10 está um dispositivo de distribuição de alimentação 14, que tem uma pluralidade de aberturas 18A, 18B e 24 (mostradas). O dispositivo de distribuição de alimentação é alimentado com alimentação 15 pela linha 12.

[00042] Um aspecto essencial do dispositivo de distribuição de alimentação é que a corrente de alimentação que corre através de furos, por exemplo, 16A e 16B, para a coluna, está em condição crítica (estrangulada). A corrente fica estrangulada nos furos 18A, 18B e 24 e esse estrangulamento ajusta a velocidade de corrente máxima que pode ser obtida através dos furos.

[00043] A alimentação 15 corre através da linha 12 a uma velocidade de corrente de massa e a uma primeira pressão. A coluna de contato é mantida a uma segunda pressão, que é mais baixa do que a primeira. Quando a alimentação sai do dispositivo de distribuição de alimentação, baseada no diferencial de pressão, a parte líquida da alimentação se expande, vaporiza e a alimentação entra na coluna por cada abertura e a corrente de alimentação através dos furos está em condição crítica (estrangulada).

[00044] Com base na velocidade de corrente de massa na entrada de alimentação, há um ponto onde o diferencial entre a primeira pressão e a segunda pressão na coluna não afeta mais a quantidade de alimentação que entra na coluna de contato. Isso é porque nenhuma alimentação pode possivelmente mais sair das aberturas do dispositivo no caminho de corrente de alimentação, devido ao fenômeno de estrangulamento. O ponto, no qual baixar a segunda pressão não tem efeito sobre a quantidade de alimentação que entra na coluna através dos furos está definido como o ponto crítico. Para todas as segundas pressões do ponto crítico até todas as pressões abaixo do ponto crítico, a corrente através dos furos é considerada como estando em condição crítica ou estrangulada.

[00045] Portanto, o tamanho de cada abertura do dispositivo de distribuição de alimentação para a coluna e a área total das aberturas do dispositivo de distribuição de alimentação precisa ser de tal modo que as condições críticas sejam atingidas para a corrente através dos furos. Esses tamanhos variam de uma instalação para outra e os tamanhos são selecionados para trabalhar, especificamente, com as condições operacionais em cada instalação. A seleção do tamanho de cada abertura, o número total de abertura e a área de abertura total podem ser selecionados através de cálculos padrão ou com a ajuda de ferramentas, tal como o software de Dinâmica de Fluidos Computacional.

[00046] Quando a corrente de alimentação está em condição crítica (estrangulada), o único meio para aumentar a velocidade de corrente máxima é aumentar a área de furos total ou aumentar a primeira pressão.

[00047] A corrente de alimentação 15 entra no dispositivo de distribuição de alimentação 14 fora da parede 10 da coluna de contato. No presente exemplo das Figuras 3A e 3B, o dispositivo de distribuição de alimentação tem um formato, em geral, cônico ou trapezoidal. O dispositivo de distribuição de alimentação 14 contém uma câmara de expansão entre a linha de alimentação 15 e a coluna 10. A câmara de expansão tem uma área de secção transversal que é maior do que a da linha de alimentação 12. A divisória 17 entre a câmara de expansão e o interior da coluna pode ser uma parte da parede de coluna 10 e/ou pode ser uma parte integrante do dispositivo de distribuição de alimentação 14.

[00048] No presente exemplo, a divisória 17 compreende uma pluralidade de aberturas. Tal como mostrado nos desenhos, há duas aberturas 18A e 18B em direção à parte superior do dispositivo de distribuição de alimentação 14. Além disso, é mostrada uma abertura 24 na parte inferior do dispositivo de distribuição de alimentação 14. O número de aberturas, seus tamanhos individuais e localizações podem variar na divisória 17, com base nas condições operacionais específicas de uma coluna. Uma ou mais aberturas em direção à parte inferior do dispositivo de distribuição de alimentação, por exemplo, 24, podem possibilitar que qualquer líquido acumulado no fundo da câmara saia da câmara de expansão. Porém, as dimensões das aberturas devem ser de tal modo que a corrente de alimentação, por exemplo, 16A e 16B e 24, através das aberturas esteja em condição estrangulada.

[00049] O dispositivo de distribuição de alimentação pode ser usado em conjunto com uma bandeja de chaminé e/ou outro dispositivo ou dispositivos conhecidos de quem é versado na técnica, que são usados em colunas de contato. Esses dispositivos conhecidos podem ser um canal anular, diversas caixas de flash localizadas de modo apropriado ou outras geometrias, que possibilitam ao gás 26 vindo da seção de separação abaixo passar através da seção de alimentação e coletar o líquido resultante do dispositivo de distribuição de alimentação e/ou da seção de separação acima (se essa seção existir).

[00050] Embora o presente exemplo mostre um único dispositivo de distribuição de alimentação 14 conectado a uma única linha de alimentação 12 para introduzir alimentação à coluna, podem haver um ou mais conjuntos de dispositivos de distribuição de alimentação e de linhas adicionais, que introduzem uma ou mais alimentações adicionais em uma seção de uma coluna. Além disso, um único dispositivo de distribuição de alimentação pode ser alimentado por mais de uma linha de alimentação.

[00051] O tamanho e o número das aberturas do dispositivo de distribuição de alimentação, junto com o tamanho e o formato da câmara de expansão, podem ser selecionados de tal modo que a alimentação dentro do dispositivo de distribuição de alimentação 14 é mantida, substancialmente, em fase líquida, até a alimentação entrar na seção de coluna. As referidas características do dispositivo de distribuição de alimentação também podem ser configuradas e selecionadas de tal modo que a alimentação ao dispositivo de distribuição pode ter uma fração de gás/vapor. A corrente de entrada, à medida que corre através das aberturas para dentro da seção de entrada de alimentação da coluna, então se vaporiza ou vaporiza mais e está, simultaneamente, em condições estranguladas.

[00052] As aberturas na divisória 17 podem ser furos recortados da parede 10 da coluna, furos recortados da divisória 17 ou bocais fixados na parede da coluna, no material da divisória e/ou no dispositivo de distribuição de alimentação. No caso de serem furos recortados da superfície da parede da coluna ou de outro material de divisória, eles podem ser recortados por qualquer meio bem conhecido, tal como cortador de plasma, cortador mecânico, prensa de estampar mecânica ou laser. No caso dos furos serem bocais, os bocais podem ser de modelo simples ou complexo e podem ser produzidos em uma peça com o dispositivo de distribuição de alimentação, divisória ou parede de coluna. Alternativamente, os bocais podem ser fixados/acoplados permanentemente ou de modo removível no dispositivo de distribuição de alimentação, divisória ou parede de coluna. Exemplos de meios para fixar os bocais são soldar, aderir ou prever aberturas roscadas na superfície de suporte, junto com roscas correspondentes dos bocais.

[00053] O tamanho, tipo e posicionamento de aberturas são selecionados com base nas características de entrada de alimentação, características ambientais dentro da seção de entrada de coluna de contato, distribuição de alimentação desejada ou combinação das mesmas. A fim de minimizar custos de operação e manutenção, é desejável manter uma corrente que é substancialmente líquida na linha de alimentação 12. As condições para manter essa corrente, substancialmente, em fase líquida, estão baseadas na própria alimentação, bem como em quaisquer processos que tenham ocorrido a montante da coluna de contato. Selecionar as dimensões e posicionamento apropriados das aberturas, junto com as dimensões da câmara de expansão, possibilita a vaporização da alimentação nos locais desejados, com relação à seção da coluna de contato.

[00054] As Figuras 3A e 3B mostram uma modalidade específica de um dispositivo de distribuição de alimentação em uma parte central de uma coluna de contato. Na Figura 3B é mostrada abaixo do dispositivo de distribuição de alimentação 14, uma seção de separação inferior, com um distribuidor de líquido 21 e um meio de separação 22, isto é, uma camada com enchimento. Essa seção de separação inferior emite uma corrente de gás 26. Quando a entrada de alimentação a uma coluna de contato está localizada tal como mostrado, então, a adição de uma bandeja de chaminé e chaminés (não mostradas) pode ser vantajosa. A corrente de gás 26 corre através das chaminés e, eventualmente, para a seção de separação superior. Acima da seção de entrada de alimentação está uma seção de separação superior com meios de separação 20, por exemplo, camada com enchimento.

[00055] A Figura 4 mostra outro exemplo de um dispositivo de distribuição de alimentação 23. O dispositivo de distribuição de alimentação 23 conecta uma linha de alimentação 12 com uma corrente de alimentação 15, de preferência, em uma fase líquida, à seção de coluna, similar às Figuras 3A e 3B. Porém, a câmara de expansão do dispositivo de distribuição de alimentação 23 abre-se diretamente na coluna interna, isto é, não há, ou virtualmente não há, nenhuma divisão entre o dispositivo de distribuição de alimentação e o interior da coluna, tal como descrito com relação ao dispositivo de distribuição de alimentação 23.

[00056] O dispositivo de distribuição de alimentação 23 tem uma divisória 28 em um ponto entre a linha de alimentação 12 e a coluna interior. Na figura, a localização da divisória 28 é mostrada na junção da câmara de expansão com a linha de alimentação 12. Porém, a divisória 28 pode estar localizada ligeiramente para dentro da linha de alimentação 12, ou outra localização dentro da câmara de expansão do dispositivo de distribuição de alimentação 23, antes da parede de coluna 10. A divisória 28 pode ter uma ou mais aberturas 30, que possibilitam à alimentação 32 vaporizar-se, ou vaporizar mais, e entrar na seção de coluna.

[00057] A uma ou mais aberturas 30 são similares às descritas com relação ao exemplo das Figuras 3A e3B. As dimensões e a localização das referidas aberturas e a localização da divisória são selecionadas de tal modo que a alimentação 32 que entra na câmara de expansão do dispositivo de distribuição de alimentação 23 está em uma condição crítica (estrangulada).

[00058] A Figura 4 também mostra uma placa 26, que é ilustrativa de um meio para distribuir mais uniformemente a corrente de alimentação vaporizada 32, quando está dentro da seção de coluna. A placa pode ser sólida, ripada, desenhada com um padrão, raspada ou de outro modo moldada/formada, de modo a fazer com que a corrente de alimentação 32 vaporizada seja distribuída uniformemente ou mais uniformemente ao longo da seção de separação superior 20.

[00059] Em determinadas modalidades, existe um circuito, no qual uma corrente é tirada da coluna, a corrente é aquecida e, depois, a corrente é reintroduzida na coluna. Um exemplo de uma seção, em que a corrente é reintroduzida é mostrado na Figura 5. Qualquer corrente reintroduzida também pode ser considerada uma alimentação. A corrente tirada de uma coluna frequentemente está em seu ponto de ebulição, significando ou, virtualmente, qualquer calor adicional, fará com que ocorra a vaporização (flashing), quando a corrente é reintroduzida na coluna.

[00060] A Fig. 5 mostra a parede lateral 40 de uma coluna de dispositivo de contato, que circunda a parte interna da coluna de dispositivo de contato. A seção de coluna tem a linha de alimentação 46. A corrente de alimentação 45 é uma alimentação reintroduzida à coluna depois de ter sido aquecida em um circuito descrito previamente ou, por exemplo, um refervedor 44. Tal como mostrado na figura, uma alimentação líquida 43 é tirada do fundo da coluna de contato através de uma linha 42. A linha leva, depois, a alimentação ao refervedor 44, que aquece e envia a alimentação 45 através da linha 46. O dispositivo de distribuição de alimentação 47 tem uma câmara similar à descrita com relação ao dispositivo de distribuição de alimentação 14 das Figuras 2A e 2B e reintroduz a alimentação vaporizada 48. Mas, o dispositivo de distribuição de alimentação pode estar de acordo com qualquer uma das modalidades da presente invenção. Acima da entrada de alimentação é mostrado um meio de separação 49, por exemplo, uma camada com enchimento.

[00061] A Figura 6A mostra uma modalidade da presente invenção, que tem um dispositivo de distribuição de alimentação 56 que tem uma câmara de expansão similar à das modalidades das Figuras 2 e 3, com uma entrada de alimentação 54 e corrente de alimentação 55. Mas, o dispositivo de distribuição de alimentação compreende, ainda, uma câmara 52 semelhante a um aro de roda, que circunda a circunferência da parede externa 50 da coluna de contato. Entre a câmara semelhante a um aro de roda 52 e a parte interna da coluna está disposta uma série de aberturas 58. As aberturas funcionam de maneira similar às aberturas descritas com relação às Figuras 3A e 3B.

[00062] A Figura 6B mostra uma modalidade similar à da Figura 6A, com uma conexão semelhante a tubo entre a entrada de alimentação 54 e a câmara semelhante a aro de roda 52. A conexão semelhante a tubo pode ser uma continuação da entrada de alimentação 54 ou pode ser uma câmara cilíndrica, ou uma parte de câmara do tipo cilíndrica da mesma, com um diâmetro similar ou diferente da câmara semelhante a aro de roda 52.

[00063] As aberturas 58, tais como mostradas nas duas figuras 6A e 6B, podem ser aberturas cortadas através da parede externa 50 da coluna de contato. As aberturas também podem ser bocais ou outros meios para possibilitar a alimentação passar da câmara 52 para a parte interna da coluna de contato ao vaporizar, ou vaporizar mais, e enquanto está em condição estrangulada. Um exemplo de acordo com a Figura 6A possibilita que alguma quantidade de vaporização ocorra na câmara 56, antes da alimentação entrar na coluna de contato através das abertura 58. Em um exemplo de acordo com a Figura 6B, a maior parte da vaporização ocorre quando a alimentação entra no interior da coluna de contato através das aberturas 58. Em qualquer caso, a corrente através das aberturas 58 está em condição estrangulada, ou crítica.

[00064] A Figura 6C mostra uma vista recortada da seção mostrada na Figura 6B. No recorte, as aberturas 58 são mostradas como aberturas redondas cortadas através da parede externa 50 da coluna de contato. A câmara semelhante a aro de roda é visível ao longo dos lados esquerdo e direito da coluna. Uma abertura 58 é mostrada diretamente oposta à entrada de alimentação. Adicionalmente, tal como pode ser visto nas Figuras 6B e 6C, não há caminho direto para a alimentação correr da entrada de alimentação para a coluna. Portanto, a parede da coluna funciona como divisória e a alimentação é desviada em torno e através da câmara 52.

[00065] Nos exemplos, a área de secção transversal de cada abertura e a área de secção transversal total de todas as aberturas está selecionada de tal modo que a corrente através de todas as aberturas está em condição estrangulada. A área de secção transversal de cada uma das aberturas pode ser idêntica ou similar. Além disso, a área de secção transversal das aberturas pode variar em torno da circunferência da parede de coluna.

[00066] Além disso, embora a câmara 52 seja mostrada circundando completamente a circunferência da coluna, a câmara pode acabar pouco antes de 360 graus completos, isto é, o dispositivo de distribuição de alimentação pode circundar apenas uma parte da circunferência da seção de coluna. Adicionalmente, o formato e/ou dimensões da câmara pode ser constante ou pode variar ao longo da circunferência que o dispositivo de distribuição de alimentação circunda. Numerosas variações de tamanho, formato e mesma orientação da câmara, por exemplo, a parte traseira de uma câmara semelhante a aro de roda pode ser levantada ou baixada verticalmente, em comparação com a parte dianteira com a entrada de alimentação, podem ser realizadas sem afastar-se do objetivo da presente invenção.

[00067] Tal como descrito com relação às figuras precedentes, na Figura 6C é mostrada uma corrente de alimentação 61 vinda de uma parte inferior da coluna e uma seção de separação 59 acima das aberturas do dispositivo de distribuição de alimentação. Um ou mais dispositivos podem ser utilizados dentro e em torno da seção da coluna de contato com a entrada de alimentação para facilitar a mistura uniforme/ou homogênea da corrente de alimentação introduzida e da corrente 61 e/ou a distribuição uniforme da alimentação ao longo da superfície da seção de separação 59.

[00068] Modalidades tais como e similares às das Figuras A-C são particularmente bem apropriadas para colunas com diâmetros relativamente pequenos, por exemplo, colunas com um diâmetro na ordem de um metro. Porém, cada modalidade está ilustrada para mostrar um exemplo de uma posição sobre uma coluna, mas não deve estar limitada a essa posição específica ou tipo de coluna.

[00069] Com relação a modalidades precedentes, a maior parte da vaporização ocorre nas câmaras e/ou aberturas descritas. Mas, dentro do cotovelo na entrada de alimentação mostrada nas Figuras 2B, 3B, 4, 5 e 6C, frequentemente existe uma quantidade pequena e, ocasionalmente, bastante grande, de vaporização. Esse cotovelo pode ser uma parte do tubo de entrada de alimentação, tal como descrito inicialmente no presente, ou ele pode ser uma parte do dispositivo de distribuição de alimentação, de modo que o tubo de entrada de alimentação se conecta ao dispositivo de distribuição de alimentação em uma orientação substancialmente vertical, e não dobrada.

[00070] O posicionamento de um dispositivo de distribuição de alimentação, que possibilita a ocorrência de flashing da alimentação em localizações desejadas dentro da seção de entrada de alimentação ou no dispositivo de distribuição de alimentação, possibilita às colunas do dispositivo de contato operar mais eficientemente. Além disso, embora diversos exemplos e modalidades tenham sido descritos com relação a localizações específicas sobre ou dentro de uma coluna de contato, cada um pode ser usado em diversas outras localizações, tal como descrito com relação a outros exemplos, ou em localizações adicionais. Mais de um dispositivo de distribuição de alimentação pode ser usado em qualquer seção de coluna dada e não precisa ser idêntico a qualquer outro dispositivo de distribuição de alimentação que está sendo usado na seção.

[00071] Além disso, configurar um dispositivo de distribuição de alimentação de acordo com a presente invenção possibilita que a alimentação na linha de alimentação seja mantida em uma fase líquida ou substancialmente em fase líquida na linha de alimentação, antes da seção de coluna de contato. Isso reduz a complexidade do sistema de destilação, bem como os efeitos nocivos da fase gasosa, ou alta porcentagem de fase gasosa, corre nos tubos e entradas que levam à coluna de contato. Porém, deve ser reconhecido pelos que são versados na técnica que o presente dispositivo também pode ser utilizado quando a alimentação tem mais vapor na mesma, mas sem obter todas as vantagens de reduzir efeitos nocivos da alimentação, como quando a alimentação é substancialmente líquida. Alguém versado na técnica também reconhece vantagens adicionais na presente invenção e em diversas geometrias de dispositivos de caminho de corrente de alimentação, chaminés, bandejas e modelos de aberturas e bocais dos dispositivos de caminho de corrente de alimentação não descritos no presente, que não se afastam do objetivo da presente invenção.

Claims

1. Seção de coluna de contato (10) que compreende: uma entrada de linha de alimentação (12) capaz de introduzir uma alimentação (15), que é pelo menos parcialmente líquida em um dispositivo de distribuição de alimentação (14), caracterizada pelo fato de que o dispositivo de distribuição de alimentação (14) compre- ende uma câmara entre a entrada de linha de alimentação (12) e a seção de coluna de contato (10), sendo que a referida câmara tem uma área de secção transversal que é maior do que a da entrada da linha de alimentação (12), e em que o dispositivo de distribuição de alimentação compreende adicionalmente uma divisória na câmara em um ponto entre a entrada de linha de alimentação (12) e uma parte interna da seção de coluna de contato, a referida divisória tendo pelo menos uma abertura (18A, 18B, 24) dimensionada para fazer com que a corrente de alimentação através da abertura esteja em uma condição estrangulada e para, simultaneamente, vaporizar-se pelo menos parcialmente, antes de entrar na parte interna da seção da coluna de contato (10).

2. Seção de coluna de contato, de acordo com a reivindi- cação 1, caracterizada pelo fato de que a divisória (17) é uma parte da parede externa (50) da seção de coluna de contato (10).

3. Seção de coluna de contato, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 e 2, caracterizada pelo fato de que a câmara circunda, pelo menos parcialmente, a parede externa (50) da coluna de contato (10).

4. Seção de coluna de contato, de acordo com a reivindi- cação 3, caracterizada pelo fato de que a câmara circunda completamente a circunferência da seção de coluna de contato (10) e em que a pelo menos uma abertura (24, 30, 58) é disposta entre a câmara e a parte interna da coluna de contato (10), sendo que cada uma das referidas aberturas (24, 30, 58) tem uma área de abertura selecionada para fazer com que a corrente de alimentação (15, 32, 45, 55, 61) através da abertura esteja em condição estrangulada e para, simultaneamente, vaporizar-se pelo menos parcialmente.

5. Seção de coluna de contato, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizada pelo fato de que existe uma seção de separação acima, abaixo ou acima e abaixo da seção da coluna de contato (10) e a seção de separação é para separação, destilação, transferência de calor, extração, operação de lavagem ou absorção.

6. Seção de coluna de contato, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizada pelo fato de que compreende ainda pelo menos um dispositivo de distribuição de alimentação (14, 23, 47, 53) adicional.

7. Seção de coluna de contato, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizada pelo fato de que o dispositivo de distribuição de alimentação (14) é afixado ao lado de fora da seção de coluna de contato (10).

8. Seção de coluna de contato, de acordo com a reivindi- cação 1, caracterizada pelo fato de que a câmara do dispositivo de distribuição de alimentação (14) abre diretamente para um interior da seção de coluna de contato (10).

9. Método para operar uma seção de coluna de contato (10) como definida em qualquer uma das reivindicações 1 a 8, que compreende as etapas de: alimentar uma alimentação (15), por meio de uma entrada de alimentação (12), que é líquida a um dispositivo de distribuição de alimentação (14), caracterizado pelo fato de que o dispositivo de distribuição de alimentação (14), tendo uma câmara e uma divisória dentro da câmara em um ponto entre a entrada de linha de alimentação (12) e uma parte interna da seção de coluna de contato (10), a dita divisória tendo pelo menos uma abertura (18A, 18B, 24) dimensionada para fazer com que a corrente de alimentação (15, 32, 45, 55, 61) esteja em uma condição estrangulada e para, simultaneamente, vaporizar-se pelo menos parcialmente, antes de entrar na parte interna da seção da coluna (10), é fixado a uma parede externa (50) da seção de coluna de contato (10), e o dispositivo de distribuição de alimentação (14) faz com que a alimentação (15) se vaporize pelo menos parcialmente, à medida que ela passa através de uma abertura (18A, 18B, 24) do dispositivo de distribuição de alimentação (14) em condição estrangulada.