BR112019013623B1 - Bandeja de contato com parede defletora para concentração de baixo fluxo de líquido e método envolvendo a mesma - Google Patents

Bandeja de contato com parede defletora para concentração de baixo fluxo de líquido e método envolvendo a mesma Download PDF

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Abstract

trata-se de uma bandeja de contato para uso em uma coluna de transferência de massa ou de troca de calor e que tem múltiplas paredes defletoras que fazem com que o líquido que flui em uma superfície superior de uma bandeja de plataforma de bandeja mude sua direção de fluxo e estreite sua largura de trajetória de fluxo e estenda o comprimento da trajetória de fluxo quando o líquido flui de uma área de entrada para uma saída na plataforma de bandeja. ao estreitar a trajetória de fluxo, a taxa de fluxo volumétrica do líquido em qualquer porção da plataforma aumenta e reduz a oportunidade para arraste de vapor do líquido em baixas taxas de fluxo de líquido. um tubo de descida se estende para baixo a partir da saída para receber líquido quando ele entra na saída e, depois, transportá-lo para baixo para uma saída de descarga localizada em uma extremidade inferior do tubo de descida.

Description

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO
[0001] A presente invenção refere-se, de modo geral, a colunas nas quais ocorre transferência de massa e troca de calor e, mais particularmente, a bandejas de contato para uso em tais colunas a fim de facilitar a interação entre as correntes fluidas que fluem no interior das colunas e a um método de uso das bandejas de contato para transferência de massa e/ou troca de calor.
[0002] Colunas de transferência de massa são configuradas para realizar contato entre pelo menos duas correntes fluidas de entrada para fornecer correntes de produto de composição e/ou temperatura específica(s). O termo "coluna de transferência de massa", como usado aqui, deve abranger colunas nas quais a transferência de massa e/ou calor é o objetivo principal. Algumas colunas de transferência de massa, como aquelas usadas em aplicações de destilação e absorção multicomponentes, realizam contato de uma corrente de fase gasosa com uma corrente de fase líquida, enquanto outras, como colunas de extração, podem ser projetadas de modo a facilitar o contato entre duas fases líquidas com diferentes densidades. Frequentemente, as colunas de transferência de massa são configuradas para entrar em contato com uma corrente ascendente de vapor ou líquido com uma corrente de líquido descendente, geralmente ao longo de múltiplas bandejas ou outras superfícies de transferência de massa dispostas dentro da coluna.
[0003] Vários tipos de bandejas são comumente usados em colunas de transferência de massa para promover o contato desejado e a transferência de massa entre correntes fluidas ascendentes e que fluem para baixo. Cada bandeja normalmente se estende horizontalmente através de Petição 870190060988, de 28/06/2019, pág. 80/107 substancialmente toda a seção transversal horizontal da coluna e é sustentada em torno de seu perímetro por um anel de suporte soldado à superfície interna da parede ou do envoltório da coluna circular. Várias bandejas são posicionadas desta maneira com um espaçamento vertical uniforme entre bandejas adjacentes. As bandejas podem estar situadas em apenas uma porção da coluna para realizar uma parte de um processo de múltiplas etapas que ocorre com a coluna. Alternativamente, as bandejas podem ser posicionadas ao longo de substancialmente toda a altura vertical da coluna.
[0004] As bandejas do tipo descrito acima contêm um ou mais tubos de descida que são posicionados nas aberturas de saída na plataforma de bandeja para fornecer passagens para que líquidos desçam de uma bandeja para uma bandeja inferior adjacente. Antes de entrar no tubo de descida, o líquido na plataforma de bandeja interage com vapor ascendente que passa através de aberturas fornecidas em porções selecionadas da plataforma de bandeja e então flui sobre uma barreira de saída para dentro da abertura de saída na plataforma de bandeja. Essas áreas da plataforma de bandeja que contêm aberturas de vapor são comumente chamadas de áreas "ativas" devido à mistura e espumação de vapor e líquido que ocorrem acima dessas áreas da bandeja.
[0005] Sob baixas taxas de fluxo líquido, como taxas menores que 25 galões por minuto (EUA) por pé da largura da trajetória de fluxo de líquido (25 de gpm/pé de largura da trajetória de fluxo), uma porção significativa do líquido que flui através da área ativa da bandeja pode se tornar arrastada sob a forma de gotículas no vapor ascendente e poderá ser transportada com o vapor para a bandeja sobrejacente. As gotículas arrastadas menores podem ser transportadas com o vapor através das aberturas de vapor na plataforma de bandeja sobrejacente, enquanto as gotículas maiores podem causar impacto e formar um filme na superfície inferior da plataforma de bandeja sobrejacente. Porções do filme podem, então, ser transportadas pelo vapor através das aberturas de vapor na bandeja sobrejacente. Conforme esse líquido arrastado é transportado pelo vapor através das aberturas de vapor, ele restringe a área em seção transversal disponível para fluxo de vapor e aumenta a queda de pressão através da bandeja. O líquido arrastado também evita a interação desejada com o vapor na bandeja inferior e leva a eficiências operacionais reduzidas.
[0006] Desenvolveu-se, assim, uma necessidade de uma bandeja melhorada que reduza o arraste de líquido no vapor ascendente durante as baixas taxas de fluxo de líquido.
SUMÁRIO DA INVENÇÃO
[0007] Em um aspecto, a presente invenção se refere a uma bandeja para uso em uma coluna de transferência de massa para facilitar a interação entre fluidos quando eles estão fluindo dentro da coluna de transferência de massa. A bandeja compreende uma plataforma de bandeja com uma superfície superior; uma área de entrada na plataforma de bandeja para receber um fluxo descendente de líquido na superfície superior da plataforma de bandeja, uma pluralidade de aberturas distribuídas através de uma área da plataforma de bandeja e que se estende através da plataforma da bandeja para permitir a passagem de fluido ascendente através da plataforma de bandeja para interação com o líquido após ele deixar a área de entrada e fluir através e acima da área da plataforma de bandeja sobre a qual as aberturas são distribuídas, uma saída posicionada remotamente a partir da área de entrada na plataforma de bandeja para permitir a remoção do líquido da superfície superior da plataforma de bandeja após ele ter fluido da área de entrada e interagido com o fluido que passa para cima através das aberturas na área da plataforma de bandeja, uma pluralidade de paredes defletoras que se estendem para cima a partir da superfície superior da plataforma de bandeja e estão posicionadas de modo a estreitar uma largura de uma trajetória de fluxo do líquido quando ele flui da área de entrada para a saída e forçar o líquido a mudar sua direção de fluxo pelo menos duas vezes e, assim, alongar a trajetória de fluxo, e um tubo de descida que se estende para baixo a partir da saída para receber líquido quando ele entra na saída e depois transportá-lo para baixo para uma saída de descarga localizada em uma extremidade inferior do tubo de descida. O tubo de descida inclui uma porção inclinada ou horizontal que faz com que a saída de descarga esteja posicionada abaixo e em alinhamento vertical em relação à área de entrada na plataforma de bandeja.
[0008] Em um outro aspecto, a presente invenção se refere a uma coluna de transferência de massa que compreende um envoltório, uma região interna aberta dentro do envoltório e uma pluralidade de bandejas descritas acima posicionadas em relação verticalmente espaçada dentro, e se estendendo através de uma seção transversal, da região interna aberta da coluna.
[0009] Em um outro aspecto, a presente invenção se refere a um método para interação de fluidos sobre e acima de uma superfície superior das plataformas de bandeja de bandejas posicionadas em relação verticalmente espaçada dentro de uma coluna de transferência de massa e que se estendem através de uma seção transversal de uma região interna aberta formada por um envoltório da coluna de transferência de massa. O método compreende as etapas de liberar um líquido sobre a área de entrada de uma plataforma de bandeja em cada uma das bandejas e deixar que ele flua ao longo e acima da superfície superior da plataforma de bandeja ao longo de uma trajetória de fluxo em espiral que é definida, em parte, por uma pluralidade de paredes defletoras que se estendem para cima a partir de uma superfície superior de cada uma das plataformas de bandeja, com o líquido fluindo a uma taxa inferior a 25 gpm/pé de largura da trajetória de fluxo ao longo e acima da superfície superior da plataforma de bandeja ao longo da trajetória de fluxo em espiral, fazer um vapor subir através de uma pluralidade de aberturas na plataforma de bandeja para interagir com o líquido conforme ele flui ao longo de sua trajetória de fluxo em espiral, remover o líquido da plataforma de bandeja ao final de sua trajetória de fluxo em espiral direcionando-o através de uma saída na plataforma de bandeja e para dentro de um tubo de descida e descarregar, então, o líquido do tubo de descida sobre a área de entrada de uma bandeja subjacente adjacente dentre as bandejas.
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS
[0010] Nos desenhos em anexos que fazem parte deste relatório descritivo, e nos quais os números de referência semelhantes são utilizados para indicar componentes semelhantes nas várias vistas:
[0011] A Figura 1 é uma vista em perspectiva fragmentada de uma coluna na qual a transferência de massa e/ou a troca de calor devem ocorrer e na qual uma porção de um envoltório da coluna é rompida para mostrar uma modalidade de bandejas da presente invenção;
[0012] a Figura 2 é uma vista fragmentada ampliada de uma porção da coluna mostrada na Figura 1 e obtida de uma perspectiva a partir da extremidade esquerda;
[0013] a Figura 3 é uma vista fragmentada ampliada similar à Figura 2, mas obtida de uma perspectiva a partir da extremidade direita;
[0014] a Figura 4 é uma vista em planta de topo da coluna que mostra uma das bandejas mostradas nas Figuras 1 a 3;
[0015] a Figura 5 é uma vista em perspectiva fragmentada de uma coluna similar à Figura 1, mas que mostra uma segunda modalidade de bandejas da presente invenção;
[0016] a Figura 6 é uma vista da coluna mostrada na Figura 5, mas obtida de uma perspectiva diferente; e
[0017] a Figura 7 é uma vista em planta de topo da coluna que mostra uma das bandejas mostradas nas Figuras 5 e 6.
DESCRIÇÃO DETALHADA
[0018] Referindo-se agora aos desenhos com mais detalhes, e inicialmente com referência à Figura 1, uma coluna de transferência de massa adequada para uso em processos de transferência de massa ou de troca de calor é representada genericamente pelo numeral 10. A coluna 10 inclui um envoltório externo vertical 12 que pode ser genericamente cilíndrico em configuração, embora outras configurações, incluindo poligonal, sejam possíveis e estejam dentro do escopo da presente invenção. O envoltório 12 pode ter qualquer diâmetro e altura adequados, e pode ser construído a partir de um ou mais materiais rígidos que são desejavelmente inertes a, ou, caso contrário, são compatíveis com, os fluidos e as condições presentes durante a operação da coluna 10.
[0019] A coluna 10 é de um tipo usado para processar correntes fluidas, tipicamente correntes de líquido ou vapor, para se obter produtos de fracionamento, ou, caso contrário, causar a transferência de massa ou troca de calor entre as correntes fluidas. Por exemplo, a coluna 10 pode aquela na qual destilação atmosférica de petróleo bruto, a vácuo de lubrificante, a vácuo de petróleo bruto, fracionamento de craqueamento térmico ou de fluido, fracionamento de coker ou quebra de viscosidade, depuração de coque, depuração de remoção de gases do reator, arrefecimento de gás, desodorização de óleo comestível, depuração de controle de poluição ou outros processos ocorram.
[0020] O envoltório 12 da coluna 10 define uma região interna aberta 14 na qual a transferência de massa ou troca de calor desejada entre as correntes fluidas ocorre. Em uma implementação, as correntes fluidas podem compreender uma ou mais correntes de vapor ascendentes e uma ou mais correntes fluidas descendentes. Em outras implementações, as correntes fluidas podem compreender substancialmente qualquer combinação de correntes de líquido ascendentes ou descendentes, ou correntes de vapor ascendentes ou descendentes.
[0021] Uma ou mais correntes fluidas podem ser direcionadas para a coluna 10 através de qualquer número de linhas de alimentação 16, como linhas de alimentação inferiores 16a ou linhas de alimentação superiores 16b, posicionadas em locais adequados ao longo da altura da coluna 10. Em uma implementação, correntes de vapor podem ser geradas na coluna 10 em vez de serem introduzidas na coluna 10 através das linhas de alimentação 16a, 16b. Uma ou mais correntes fluidas podem ser direcionadas para fora da coluna 10 através de qualquer número de linhas de derivação 18, como a linha de derivação inferior 18a e a linha de derivação superior 18b. Em uma implementação, o líquido pode ser introduzido através da linha de alimentação superior 16b, descer através da coluna 10 e ser removido através da linha de derivação inferior 18a, enquanto que o vapor pode ser introduzido através da linha de alimentação inferior 16a, subir através da coluna 10 e ser removido através da linha de derivação superior 18b.
[0022] Outros componentes da coluna que poderiam estar tipicamente presentes, como linhas de corrente de refluxo, ebulidores, condensadores, injetores de vapor, distribuidores de líquido e similares, não são ilustrados nas figuras devido ao fato de que são de natureza convencional e uma ilustração destes componentes não é necessária para um entendimento da presente invenção.
[0023] Passando adicionalmente para as Figuras 2 a 4, uma pluralidade de bandejas de contato 20 são posicionadas em uma relação verticalmente espaçada dentro da região interna aberta 14 da coluna 10 para facilitar a interação dos fluidos que fluem no interior da região interna aberta 14. As bandejas 20 são genericamente da mesma construção ou similar e se estendem de modo genericamente horizontal por toda a seção transversal da coluna 10. As bandejas adjacentes 20 na modalidade ilustrada são giradas em 180 graus uma em relação à outra em torno de um eixo geométrico vertical central.
[0024] Cada bandeja 20 tem uma plataforma de bandeja genericamente plana 22 com uma superfície superior 24 ao longo da qual os fluidos fluem, conforme descrito com mais detalhes abaixo. A plataforma de bandeja 22 é formada normalmente a partir de painéis de bandeja interconectados que são, cada um, dimensionados para passarem por um duto de passagem (não mostrado) no envoltório 12. Uma área de entrada 26 é posicionada na plataforma de bandeja para receber um fluxo descendente de líquido sobre a superfície superior 24 da plataforma de bandeja 22, como de uma bandeja sobrejacente 20 ou de um distribuidor de líquido (não mostrado). Uma pluralidade de aberturas 28 são distribuídas ao longo de uma área, conhecida como a área ativa, da plataforma de bandeja 22. As aberturas 28 se estendem completamente através da plataforma de bandeja 22 para permitir que o fluido atravesse a plataforma de bandeja 22 para cima para interação com o líquido após ele deixar a área de entrada 26 e fluir através e acima da área ativa da plataforma de bandeja 22, de modo que as aberturas 28 estejam distribuídas. As aberturas 28 podem ser orifícios de peneira simples ou elas podem formar parte de uma válvula fixa ou móvel. Na modalidade ilustrada, e conforme pode ser mais bem visto na Figura 4, as aberturas 28 formam parte de uma válvula 30 que tem uma tampa de válvula 32 que é capaz de flutuar para cima e para baixo em resposta à força exercida pelo fluxo ascendente de fluido, como um vapor, através das aberturas 28. Uma das tampas de válvula 32 é removida na Figura 4 para mostrar as aberturas 28 que estão associadas às válvulas 30. Em outra modalidade, a tampa de válvula pode ser fixada à plataforma de bandeja de modo que ela fique impossibilitada de flutuar para cima e para baixo.
[0025] Cada bandeja 20 inclui adicionalmente uma saída 34 posicionada na plataforma de bandeja 22 remotamente em relação à área de entrada 26 para permitir a remoção do líquido da superfície superior 24 da plataforma de bandeja 22 após ele ter fluido da área de entrada 26 e interagido com o fluido que passa para cima através das aberturas 28 na área ativa da plataforma de bandeja 22. A interação entre vapor que sobe através das aberturas 28 ou válvulas 30 e o líquido que flui ao longo da superfície superior 24 da plataforma de bandeja 22 normalmente produz uma espuma ou aspersão acima da plataforma de bandeja 22. Cada bandeja 20 inclui também um tubo de descida 36 que se estende para baixo a partir da saída 34 para receber líquido quando ele entra na saída 34. O tubo de descida 36 então o transporta para descarga sobre a área de entrada 26 da bandeja subjacente adjacente 20 ou, no caso da bandeja inferior 20, para um coletor de líquido (não mostrado) ou outro dispositivo interno.
[0026] Conforme pode ser mais bem visto na Figura 4, em uma modalidade, a área de entrada 26 e a saída 34 estão localizadas diagonalmente opostas uma à outra em extremidades opostas da plataforma de bandeja 22. A área de entrada 26 e a saída 34 são, cada uma, dimensionadas para acomodar a taxa de fluxo volumétrica do líquido projetada sobre as bandejas 20. Na modalidade ilustrada, a área de entrada 26 e a saída 34, respectivamente, ocupam apenas um segmento secundário de uma área cordal nas extremidades opostas da plataforma de bandeja 22. Em outras modalidades, a área de entrada 26 e a saída 34 podem, cada uma, ocupar um segmento principal, incluindo todas, da área cordal nas extremidades opostas da plataforma de bandeja 22.
[0027] Cada bandeja 20 inclui uma pluralidade de paredes defletoras 38 que se estendem para cima a partir da superfície superior 24 da plataforma de bandeja 22 e estão posicionados de modo a reduzir uma largura da trajetória de fluxo do líquido quando ele flui sobre e acima da plataforma de bandeja 22 da área de entrada 26 para a saída 34 e de modo a forçar o líquido a mudar sua direção de fluxo pelo menos duas vezes, como por duas vezes revertendo sua direção do fluxo e, assim, alongar sua trajetória de fluxo. Pela estruturação da trajetória de fluxo dessa maneira, as paredes defletoras 38 concentram o fluxo de líquido e aumentam a taxa de fluxo volumétrica do líquido e a altura manométrica do líquido que está presente sobre e acima de qualquer porção da área ativa da plataforma de bandeja 22. Este aumento na taxa de fluxo volumétrica do líquido reduz a oportunidade de o líquido se tornar arrastado no vapor que sobe através das aberturas 28 na plataforma de bandeja 22 e aumenta a eficiência da bandeja 20 sob condições de baixa corrente ou baixo fluxo de líquido, particularmente taxas de fluxo de líquido abaixo de 25 gpm/pé de largura da trajetória de fluxo ou abaixo de 10 gpm/pé de largura da trajetória de fluxo.
[0028] Em uma modalidade, conforme mostrado nas Figuras 1 a 4, uma primeira e uma segunda paredes defletoras 38 são usadas e estão posicionadas em uma relação espaçada. Na modalidade ilustrada, a primeira e a segunda paredes defletoras 38 estão posicionadas em relação paralela uma à outra e dividem a plataforma de bandeja 22 em três segmentos de área geralmente igual. Uma extremidade da primeira parede defletora 38 fica em contiguidade a um lado do envoltório 12 e a extremidade oposta da primeira parede defletora 38 é espaçada a uma distância pré-selecionada a partir de um lado oposto do envoltório 12. A distância pré-selecionada é normalmente selecionada de modo que a largura da trajetória de fluxo na plataforma de bandeja 22, conforme o líquido circula na extremidade da primeira parede defletora 38, seja aproximadamente igual à largura da trajetória de fluxo em qualquer lado da primeira parede defletora 38. A segunda parede defletora 38 é posicionada de maneira oposta à primeira parede defletora 38. Ou seja, uma extremidade da segunda parede defletora 38 é espaçada na distância pré- selecionada do lado do envoltório 12 no qual a primeira parede defletora 38 está em contiguidade e a extremidade oposta da segunda parede defletora 38 está em contiguidade com o lado oposto do envoltório 12 a partir do qual a primeira parede defletora 38 está espaçada na distância pré-selecionada. Colocando-se as paredes defletoras 38 dessa maneira, uma trajetória de fluxo em espiral é criada para o líquido à medida que ele flui na plataforma de bandeja 22 da área de entrada 26 para a saída 34. Em situações em que as paredes defletoras 38 são instaladas em uma reformulação de bandejas 20 existentes que têm tubos de descida cordais laterais, segmentos de parede (não mostrados) ou uma placa cordal parcial (não mostrada) pode(m) ser usada(os) para bloquear a entrada do líquido no tubo de descida, exceto na extremidade desejada da trajetória de fluxo de líquido.
[0029] Cada uma das paredes defletoras 38 tem uma altura que é suficiente para guiar a maior parte da espuma e aspersão líquida que está fluindo sobre e acima da plataforma de bandeja 22 ao longo de um lado de cada uma das paredes defletoras 38 e, quando ela atinge a extremidade da parede defletora 38, faz com que o líquido, incluindo qualquer espuma e aspersão, inverta a direção e flua ao longo de um lado oposto da parede defletora 38. Como um exemplo, a altura das paredes defletoras 38 pode ser de pelo menos 50% do espaçamento vertical entre a superfície superior 24 da plataforma de bandeja 22 sobre a qual é posicionada e a superfície inferior da plataforma de bandeja 22 sobrejacente adjacente. Como outro exemplo, a altura da parede defletora 38 é de pelo menos 75% de tal espaçamento vertical entre as plataformas de bandeja 22. Como um exemplo adicional, a altura das paredes defletoras 38 é de 100% do espaçamento vertical, de modo que as paredes defletoras 38 se estendam para cima até a superfície inferior da plataforma de bandeja sobrejacente adjacente 22. Neste exemplo, as paredes defletoras 38 podem ser fixadas à plataforma de bandeja 22 sobrejacente para manter o espaçamento desejado entre as plataformas de bandeja 22 adjacentes e fornecer um conjunto de bandejas 20 mais rígido.
[0030] Deve-se compreender que paredes defletoras 38 adicionais podem ser usadas para alongar adicionalmente a trajetória de fluxo do líquido na plataforma de bandeja 22 e reduzir a largura da trajetória de fluxo. Esse estreitamento da trajetória de fluxo aumenta a taxa de fluxo volumétrica do líquido em qualquer porção da área ativa da plataforma de bandeja 22. Por exemplo, conforme mostrado nas Figuras 5 a 7, uma terceira parede defletora 38 pode ser posicionada em uma relação espaçada em relação à primeira e à segunda paredes defletoras 38 para fazer com que o líquido mude sua direção três vezes, conforme flui da área de entrada 26 para a saída 34. O uso de uma terceira parede defletora 38, e qualquer número ímpar de paredes defletoras 38, é particularmente vantajoso uma vez que permite que a área de entrada 26 e a saída 34 estejam localizadas na mesma extremidade da plataforma de bandeja 22, com as áreas de entrada 26 sobre as bandejas 20 estando em alinhamento vertical e as saídas 34 também estando em alinhamento vertical sobre as bandejas 20. Quando as áreas de entrada 26 e as saídas 34 são verticalmente alinhadas dessa maneira, o fluxo em espiral do líquido pode estar na mesma direção em cada bandeja, ao invés de em direções opostas na modalidade de bandeja mostrada nas Figuras 1 a 4, criando, assim, uma trajetória de fluxo do tipo saca-rolhas conforme o líquido sucessivamente desce de uma bandeja 20 para a próxima. O aumento das eficiências da bandeja 20 pode ser obtido como resultado de este fluxo em espiral estar na mesma direção em cada bandeja 20 sucessiva.
[0031] Para liberar o líquido da saída 34 em uma bandeja 20 para a área de entrada 26 na próxima bandeja inferior 20, um tubo de descida 40, como formado a partir de segmentos de tubulação, se estende para baixo a partir da saída 34 e inclui uma porção inclinada ou horizontal 42 que faz com que uma saída de descarga 44 do tubo de descida 40 seja posicionada em alinhamento vertical em relação à área de entrada 26 na plataforma de bandeja 22 da bandeja subjacente 20. O tubo de descida 40 pode precisar se estender através de uma ou mais das paredes do defletor 38 sobre a plataforma de bandeja subjacente 22 para realizar este fluxo saca-rolhas ou direcional comum.
[0032] A presente invenção também se refere a um método para interação de fluidos sobre e acima da superfície superior 24 da plataforma de bandeja 22 das bandejas 20 quando as bandejas 20 estão posicionadas em relação verticalmente espaçada dentro da coluna de transferência de massa 10 e se estendem através de uma seção transversal da região interna aberta 14 formada pelo envoltório 12 da coluna de transferência de massa 10. O método inclui as etapas de liberar o líquido sobre a área de entrada 26 de cada uma das bandejas 20 e deixar que ele flua ao longo e acima da superfície superior 24 da plataforma de bandeja ao longo de uma trajetória de fluxo que é orientada em uma direção em um lado da primeira parede defletora 38 e é depois orientada em uma outra direção em um lado oposto da primeira parede defletora e depois termina na saída 34. Provoca-se a subida do vapor através das aberturas 28, ou válvulas 30, se presentes, na plataforma de bandeja 22 para interagir com o líquido conforme ele flui ao longo de sua trajetória de fluxo. O líquido é removido da plataforma de bandeja 22 ao final da sua trajetória de fluxo dirigindo-o através da saída 34 e para dentro do tubo de descida 36 ou 40. O líquido é então descarregado do tubo de descida 36 ou 40 sobre a área de entrada 26 da bandeja subjacente adjacente dentre as bandejas 20. Em uma modalidade, a quantidade de líquido que é liberada sobre a área de entrada 26 de cada uma das bandejas 20 é tal que ele flui em uma taxa de fluxo inferior a 25 gpm/pé de largura da trajetória de fluxo ao longo e acima da superfície superior 24 da plataforma de bandeja 22 ao longo da trajetória de fluxo do líquido. Em outra modalidade, a taxa de fluxo de líquido é inferior a 10 gpm/pé de largura da trajetória de fluxo.
[0033] O método também inclui fazer o líquido fluir em torno das paredes defletoras 38 adicionais que se estendem para cima a partir da superfície superior 24 da plataforma de bandeja 22 e estão posicionadas de modo que a trajetória de fluxo de líquido seja uma trajetória de fluxo em espiral. Em uma modalidade, o líquido flui em direções opostas ao longo da trajetória de fluxo em espiral nas bandejas adjacentes 20. Em uma outra modalidade, o líquido flui na mesma direção ao longo da trajetória de fluxo em espiral nas bandejas 20.
[0034] A partir do que foi anteriormente mencionado, será visto que esta invenção é bem adaptada para atingir todas as finalidades e os objetivos estabelecidos anteriormente neste documento, juntamente com outras vantagens que são inerentes à estrutura.
[0035] Será entendido que certos recursos e subcombinações são de utilidade e podem ser empregados sem referência a outros recursos e subcombinações. Isto é contemplado pelo e está no escopo da invenção.
[0036] Uma vez que muitas modalidades possíveis podem ser feitas da invenção sem se afastar do escopo da mesma, deve ser entendido que toda a matéria aqui apresentada ou mostrada nos desenhos anexos deve ser interpretada como ilustrativa e não em um sentido limitador.

Claims (20)

1. Bandeja (20) para uso em uma coluna de transferência de massa (10) para facilitar a interação entre fluidos quando eles estão fluindo dentro da coluna de transferência de massa (10), sendo a dita bandeja (20) caracterizada pelo fato de que compreende: uma plataforma de bandeja (22) com uma superfície superior (24); uma área de entrada (26) na plataforma de bandeja (22) para receber um fluxo descendente de líquido sobre a superfície superior (24) da plataforma de bandeja (22); uma pluralidade de aberturas (28) distribuídas através de uma área da plataforma de bandeja (22) e que se estende através da plataforma de bandeja (22) para permitir a passagem de fluido ascendente através da plataforma de bandeja (22) para interação com o líquido após ele deixar a área de entrada (26) e flui através e acima da área da plataforma de bandeja (22) sobre a qual as aberturas (28) são distribuídas; uma saída (34) posicionada remotamente em relação à dita área de entrada (26) na plataforma de bandeja (22) para permitir a remoção do líquido da superfície superior (24) da plataforma de bandeja (22) após ele ter fluido da área de entrada (26) e interagido com o fluido que passa para cima através das aberturas (28) na dita área; uma pluralidade de paredes defletoras espaçadas (38) se estendendo para cima a partir da superfície superior (24) da plataforma de bandeja (22) e posicionadas para estreitar uma largura de uma trajetória de fluxo do líquido quando ele flui da área de entrada (26) para a saída (34) e para forçar o líquido a mudar sua direção de fluxo pelo menos três vezes e, assim, alongar a trajetória de fluxo; e um tubo de descida (40) que se estende para baixo a partir da saída (34) para receber líquido quando ele entra na saída (34) e depois transportá-lo para baixo para uma saída de descarga (44) localizada em uma extremidade inferior do tubo de descida (40), sendo que o dito tubo de descida (40) inclui uma porção inclinada ou horizontal que faz com que a saída de descarga (44) seja posicionada abaixo e em alinhamento vertical em relação à área de entrada (26) na plataforma de bandeja (22), em que a área de entrada (26) e a saída (34) são localizadas diagonalmente opostas uma à outra em extremidades opostas da plataforma de bandeja (22).
2. Bandeja (20), de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a dita pluralidade de paredes defletoras espaçadas (38) compreende três das ditas paredes defletoras (38).
3. Bandeja (20), de acordo com a reivindicação 2, caracterizada pelo fato de que a dita trajetória de fluxo é uma trajetória de fluxo em espiral.
4. Bandeja (20), de acordo com a reivindicação 3, caracterizada pelo fato de que inclui válvulas (30) formadas, em parte, pelas ditas aberturas (28).
5. Bandeja (20), de acordo com a reivindicação 4, caracterizada pelo fato de que as ditas válvulas (30) incluem uma tampa de válvula (32) que é capaz de flutuar para cima e para baixo em resposta a uma força exercida por um fluxo ascendente de fluido através das aberturas (28).
6. Bandeja (20), de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o dito tubo de descida (40) é formado por segmentos de tubulação.
7. Bandeja (20), de acordo com a reivindicação 6, caracterizada pelo fato de que o dito tubo de descida (40) se estende através de uma ou mais dentre a dita pluralidade de paredes defletoras espaçadas (38).
8. Coluna de transferência de massa (10) caracterizada pelo fato de que compreende um envoltório (12), uma região interna aberta (14) dentro do dito envoltório e uma pluralidade de bandejas (20), conforme definido na reivindicação 1, posicionadas em relação verticalmente espaçada dentro, e se estendendo através de uma seção transversal, da região interna aberta (14), em que as áreas de entrada (26) das plataformas de bandeja (22) estão em alinhamento vertical, as saídas (34) nas plataformas de bandeja (22) também estão em alinhamento vertical, e a trajetória de fluxo é uma trajetória de fluxo em espiral que está na mesma direção em cada uma das bandejas.
9. Coluna de transferência de massa (10), de acordo com a reivindicação 8, caracterizada pelo fato de que a dita pluralidade de paredes defletoras espaçadas (38) compreende três das ditas paredes defletoras (38).
10. Coluna de transferência de massa (10), de acordo com a reivindicação 9, caracterizada pelo fato de que cada uma das ditas paredes defletoras (38) tem uma extremidade que confina contra um lado do envoltório (12) e uma extremidade oposta que é espaçada a uma distância pré-selecionada de um lado oposto do envoltório (12).
11. Coluna de transferência de massa (10), de acordo com a reivindicação 9, caracterizada pelo fato de que inclui válvulas (30) formadas, em parte, pelas ditas aberturas (28).
12. Coluna de transferência de massa (10), de acordo com a reivindicação 11, caracterizada pelo fato de que as ditas válvulas (30) incluem uma tampa de válvula (32) que é capaz de flutuar para cima e para baixo em resposta a uma força exercida por um fluxo ascendente de fluido através das aberturas (28).
13. Coluna de transferência de massa (10), de acordo com a reivindicação 8, caracterizada pelo fato de que o dito tubo de descida (40) é formado por segmentos de tubulação.
14. Coluna de transferência de massa (10), de acordo com a reivindicação 13, caracterizada pelo fato de que as paredes defletoras (38) se estendem para cima até uma superfície inferior de uma plataforma de bandeja (22) sobrejacente adjacente.
15. Método para interação de fluidos sobre e acima de uma superfície superior (24) da plataforma de bandeja (22) de bandejas (20) posicionadas em relação verticalmente espaçada dentro de uma coluna de transferência de massa (10) conforme definida na reivindicação 8 e que se estendem através de uma seção transversal de uma região interna aberta (14) formada por um envoltório (12) da coluna de transferência de massa (10), sendo o método caracterizado pelo fato de que compreende as etapas de: liberar um líquido sobre a área de entrada (26) de uma plataforma de bandeja (22) em cada uma das bandejas (20) e deixar que ele flua ao longo e acima da superfície superior (24) da plataforma de bandeja (22) ao longo de uma trajetória de fluxo em espiral que é definida, em parte, por uma pluralidade de paredes defletoras (38) que se estendem para cima a partir de uma superfície superior (24) de cada uma das plataformas de bandeja (22), sendo que o dito líquido flui a uma taxa inferior a 0,0052 m2/s de largura da trajetória de fluxo ao longo e acima da superfície superior (24) da plataforma de bandeja (22) ao longo da dita trajetória de fluxo em espiral; fazer um vapor subir através de uma pluralidade de aberturas (28) na plataforma de bandeja (22) para interagir com o líquido conforme ele flui ao longo de sua trajetória de fluxo em espiral; remover o líquido da plataforma de bandeja (22) ao final de sua trajetória de fluxo em espiral direcionando-o através de uma saída (34) na plataforma de bandeja (22) e para dentro de um tubo de descida (40); e descarregar, então, o líquido do tubo de descida (40) sobre a área de entrada (26) de uma bandeja subjacente adjacente dentre as bandejas (20).
16. Método, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que o dito líquido flui a uma taxa inferior a 0,0021 m2/s de largura da trajetória de fluxo ao longo e acima da superfície superior (24) da plataforma de bandeja (22) ao longo da dita trajetória de fluxo.
17. Método, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que inclui fazer o líquido fluir em uma mesma direção ao longo da trajetória de fluxo em espiral em bandejas adjacentes.
18. Método, de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que inclui fazer o líquido fluir em torno de três das ditas paredes defletoras (38) na superfície superior (24) de cada plataforma de bandeja (22).
19. Método, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que inclui manter um espaçamento entre as plataformas de bandeja (22) adjacentes estendendo as paredes defletoras (38) para cima até uma superfície inferior de uma plataforma de bandeja (22) sobrejacente adjacente e fixando as paredes defletoras (38) à plataforma de bandeja sobrejacente adjacente (22).
20. Método, de acordo com a reivindicação 19, caracterizado pelo fato de que o dito líquido flui a uma taxa inferior a 0,0021 m2/s de largura da trajetória de fluxo ao longo e acima da superfície superior (24) da plataforma de bandeja (22) ao longo da dita trajetória de fluxo.
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