BR112019026911A2

BR112019026911A2 - prato distribuidor para coluna de troca com caixão para a distribuiçao do gás

Info

Publication number: BR112019026911A2
Application number: BR112019026911-8A
Authority: BR
Inventors: Manel Fourati; Pascal Alix; Philippe BEARD; Yacine HAROUN; Gauthier Perdu; Xavier COURTIAL; Claire Weiss; Thomas MAUBERT
Original assignee: IFP Energies Nouvelles; Axens; Total S.A.
Priority date: 2017-06-23
Filing date: 2018-06-21
Publication date: 2020-06-30
Also published as: CN111107914A; US20210146273A1; AU2018288546A1; FR3067946A1; WO2018234459A1

Abstract

A presente invenção refere-se a um prato distribuidor (1) que compreende chaminés (2) para a passagem do gás e meios para a passagem do líquido. Por outro lado, o prato distribuidor compreende pelo menos um caixão (10) para a distribuição do gás. O caixão (10) é disposto em torno de várias chaminés (2), e compreende meios de remistura do gás e meios de redistribuição do gás.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "PRATO

DISTRIBUIDOR PARA COLUNA DE TROCA COM CAIXÃO PARA A DISTRIBUIÇAO DO GÁS".

[0001] A presente invenção refere-se ao domínio das colunas de contato gás/líquido, e mais especialmente às colunas offshore (no mar) de tratamento de gás, de captação do CO2, de desidratação ou ainda de destilação.

[0002] As unidades de tratamento de gás e/ou de captação do CO2 por lavagem com aminas compreendem colunas de absorção e de regeneração de fluidos, líquidos ou gasosos. Essas últimas funcionam em escoamento gás/líquido em contracorrente ou em cocorrente. Quando elas são offshore, as colunas podem ser instaladas sobre barcos, barcaças flutuantes ou plataformas offshore, por exemplo de tipo FPSO (do inglês Floating Production, Storage and Offloading que significa plataforma de produção, de estocagem e de descarregamento), ou do tipo FLNG (do inglês Floating Liquefied Natural Gas que significa plataforma de gás natural liquefeito). Nas barcaças flutuantes, podem também ser instaladas colunas de destilação ou colunas de desidratação.

[0003] As colunas utilizadas nessas unidades (offshore ou terrestres) de tratamento de gás e/ou de captura de CO2 e/ou de destilação e/ou de desidratação funcionam geralmente baseadas no princípio de uma troca de matéria e/ou de calor entre o gás e o fluido que circulam dentro das colunas. Classicamente, essa coluna de tratamento de gás compreende várias seções, cada seção compreendendo um contactor (chamado também de guarnecimento), e um prato coletor, que é disposto acima do contactor. O contactor gás/líquido coloca em contato o gás e o líquido a fim de permitir as trocas de calor e/ou de matéria. O prato coleta o líquido e permite a distribuição do líquido no contactor.

[0004] Os pratos distribuidores terrestres padrão utilizados nas colunas de absorção/desabsorção (do inglês “stripping”) ou ainda de destilação são geralmente constituídos por um prato que desempenha ao mesmo tempo a função de coletor e de distribuidor de líquido. O coletor de líquido que provém do contactor imediatamente acima desempenha também a função de distribuidor de gás e de transportador de líquido. O funcionamento desses pratos distribuidores é geralmente gravitante. A esse propósito, uma proteção de líquido, cuja altura depende da perda de carga através do prato e da vazão de líquido, se forma geralmente sobre o prato para fornecer a potência hidráulica necessária ao bom funcionamento do distribuidor de líquido que consume uma energia de pressão por ocasião do escoamento.

[0005] Vários tipos de pratos distribuidores gás/líquido podem ser utilizados, e podem pertencer geralmente a três grandes famílias: • Distribuidores com chaminés de gás: Uma proteção de líquido se estabelece em toda a seção do prato distribuidor, e alimenta o leito de contato (guarnecimento) via orifícios uniformemente distribuídos sobre o fundo do prato. O gás é encaminhado via chaminés (ex. US 2013/0277868A). A figura 1 mostra um prato distribuidor 1 clássico munido de chaminés 2 para a passagem do gás, as chaminés sendo cobertas por “chapéus” 3 para evitar a passagem de líquido dentro das chaminés nas quais circula o gás (em situação de escoamento em contracorrente), e orifícios 4 para a passagem de líquido. • Distribuidores com caixões de líquido: Uma proteção de líquido se estabelece em um conjunto de caixões munidos de orifícios de alimentação, e o gás é encaminhado pelo espaço restante (ex. US4909967A). • Distribuidores com tubos coletores de líquido: esses distribuidores funcionam de acordo com o mesmo princípio que o distribuidor com chaminés de gás. A diferença é que o líquido é distribuído via tubos coletores salientes que podem ter várias alturas, permitindo assim fazer passar uma gama de vazão mais ampla do que no caso de simples orifícios perfurados sobre a placa que constitui o fundo de prato. O gás é encaminhado via chaminés que podem ter uma forma cilíndrica ou paralelepipédica (ex. US5132055A, US4432913) como no dispositivo da figura 1.

[0006] Uma das concepções propostas pelo profissional, notadamente para as colunas que são submetidas a movimentos ligados à ondulação, consiste em reunir o líquido ao nível do eixo central à coluna, no meio do prato coletor. O líquido reunido e centralizado é evacuado dentro de uma bainha vertical que liga o prato coletor de líquido e o sistema de distribuição por um ou vários condutos verticais relativamente longos para que o sistema distribuidor permaneça cheio de líquido (dito “em carga”), quaisquer que sejam as condições de ondulação encontradas. O conduto vertical é dimensionado de maneira a que a variação da altura de líquido devida a um defeito de horizontalidade seja largamente inferior à altura do conduto de líquido que alimenta o sistema de distribuição (US8118284B2, US 2004/0020238 A1). Nesse caso, o sistema de distribuição de líquido pode ser formado por um ou vários aspersores e o gás é encaminhado por chaminés situadas ao nível do prato coletor.

[0007] A figura 2 mostra um exemplo desse tipo de prato distribuidor. O prato distribuidor 1 compreende chaminés 2 para a passagem do gás. O prato distribuidor 1 compreende um sistema de distribuição do líquido, que compreende um conduto vertical 5 e uma pluralidade de aspersores 6 (tubos horizontais munidos de orifícios ou de bicos). Outros tipos de sistemas de distribuição foram desenvolvidos, notadamente sistemas de distribuição com spray (por meio de bicos) ou com calhas.

[0008] Para aplicações offshore, o movimento da ondulação degrada rapidamente a distribuição das fases líquido e gás nos leitos de guarnecimento. Essa má distribuição é maior ou menor de acordo com o tipo de guarnecimento escolhido, e de acordo com os períodos e as amplitudes associados ao movimento da ondulação. Em todo caso, ela afeta a homogeneidade da distribuição do líquido e do gás nos leitos de contato com criação de zonas subalimentadas com líquido (ditas “submolhadas”), e de zonas superalimentadas com líquidos (ditas “supermolhadas”). Essas más distribuições do líquido induzem más distribuições do gás, com aqui ainda zonas superalimentadas e subalimentadas com gás (em relação à média). A distribuição das zonas depende das condições (movimentos sofridos pela coluna, vazões, tecnologia de contato, tamanho da coluna, etc.). O estado da arte mostra que o baixo desempenho do leito de guarnecimento dentro da coluna é máximo quando uma zona superalimentada com gás encontra uma zona subalimentada com líquido absorvente, o que degrada o desempenho das colunas em questão via a geração de perfis de concentrações marcados.

[0009] No caso do tratamento de gás, a má distribuição hidrodinâmica da fase gás e da fase líquido dentro de um leito de contato acarreta, portanto, uma absorção de maior ou menor desempenho das espécies a eliminar na fase gás via perfis não homogêneos de velocidades, mas também via perfis não homogêneos de concentrações em espécies químicas (por exemplo em H2S, CO2) nas duas fases. De fato, a quantidade de espécies químicas transferidas entre as fases gás e líquido depende em parte da composição dessas fases e de suas colocações em contato, que depende do contactor e das velocidades do gás e do líquido. Se é suposto que os pratos distribuidores conhecidos redistribuem o gás, eles não se preocupam de misturar de novo o mesmo. Eles não permitem homogeneizar o perfil de concentração em espécies químicas na seção do leito de guarnecimento.

[0010] Para essa problemática, uma outra concepção proposta pelo profissional é a de limitar o deslocamento do líquido sobre o prato distribuidor, por meio de um prato compartimentado. Tais concepções são descritas por exemplo nos pedidos de patente FR2989594 (US 9120064), FR 2989595 (US 9592468) e FR 3015151 (US 2016/0082364). Essa concepção apresenta a vantagem de limitar o volume vertical em relação à concepção ilustrada na figura 2.

[0011] A figura 3 mostra um exemplo desse tipo de prato distribuidor. O prato distribuidor 1 compreende chaminés para a passagem do gás. O prato distribuidor 1 compreende também orifícios 4 para a passagem do líquido. Por outro lado, o prato distribuidor 1 compreende divisórias 7 que delimitam compartimentos 9. As divisórias 7 compreendem orifícios 8 que permitem o escoamento do líquido de um compartimento 9 para um compartimento vizinho. As divisórias 7 fazendo o papel de barragem para limitar os deslocamentos de líquido sobre o prato distribuidor 1 em torno do eixo da coluna. Para aplicações offshore, o sistema ilustrado utiliza chaminés que permitem que o gás atravesse a zona dos pratos mas não misture de novo suficientemente a fase gasosa para compensar os gradientes de concentração gerados nos leitos de guarnecimento submetidos à ondulação.

[0012] Por outro lado, para uma concepção dada de coluna de tratamento de gás, parece favorável que o gás tenha uma concentração que seja a mais homogênea possível em toda a seção para obter os melhores desempenhos e atingir mais facilmente as especificações em termos de concentrações residuais em H2S e CO2 na saída de coluna.

[0013] O pedido de patente WO 2014/070352ª1 descreve um sistema de mistura de gás entre dois leitos de contato. O sistema de mistura de gás é formado por uma placa que cria uma restrição de seção de passagem de gás entre dois leitos de contato de maneira a misturar esse último antes de redistribuir o mesmo. O sistema de mistura de gás descrito nesse pedido de patente é previsto embaixo das chaminés de gás. Assim, essa solução necessita de um volume grande sob o prato distribuidor, mesmo se nenhum sistema de distribuição de líquido (por exemplo tal como ilustrado na figura 2) for utilizado.

[0014] O pedido de patente WO 2014/090476A1 descreve um prato distribuidor equipado com um sistema de distribuição de líquido e com defletores para dirigir o gás. Os defletores são instalados em torno do sistema de distribuição de líquido. Assim, para a direção de gás, essa solução necessita de um volume grande sob o prato distribuidor, mesmo se nenhum sistema de distribuição de líquido (por exemplo tal como ilustrado na figura 2) for utilizado.

[0015] Para corrigir esses inconvenientes, a presente invenção se refere a um prato distribuidor que compreende chaminés para a passagem do gás e meios para a passagem do líquido. Por outro lado, o prato distribuidor compreende pelo menos um caixão para a distribuição do gás. O caixão é disposto em torno de várias chaminés, e compreende meios de remistura do gás e meios de redistribuição do gás. Assim, o gás que atravessa o prato distribuidor é misturado e distribuído na saída das chaminés para a passagem do gás, o que permite uma homogeneização da fase gás e corrige a má distribuição hidrodinâmica da fase gás. Essa concepção não necessita de nenhum volume embaixo do prato distribuidor, o que permite uma adaptação a qualquer tipo de prato distribuidor, em especial aqueles ilustrados nas figuras 1 a 3. O dispositivo de acordo com a invenção

[0016] A invenção se refere a um prato distribuidor para coluna de troca de calor e/ou de matéria entre um gás e um líquido, o dito prato compreendendo uma pluralidade de chaminés salientes sobre a parte superior do dito prato para a passagem do dito gás através do dito prato, e pelo menos um meio para a passagem do dito líquido através do dito prato. O dito prato compreende pelo menos um caixão para a distribuição do dito gás, o dito caixão sendo disposto em torno de pelo menos duas chaminés para a passagem do gás. O dito caixão recobre pelo menos uma parte da altura das chaminés, o dito caixão é saliente acima das chaminés, o dito caixão é fechado lateralmente e aberto em sua extremidade superior e em sua extremidade inferior, e o dito caixão compreende meios de remistura do dito gás dispostos para remisturar o gás que provém das ditas pelo menos duas chaminés para a passagem do gás, e meios de redistribuição do dito gás dispostos acima dos ditos meios de remistura do dito gás.

[0017] De acordo com um modo de realização da invenção, o dito caixão tem uma forma substancialmente paralelepipédica.

[0018] Vantajosamente, o dito caixão é disposto em torno de um alinhamento de chaminés para a passagem do dito gás.

[0019] De acordo com um aspecto, o dito caixão é coberto por um chapéu.

[0020] De acordo com uma execução, os ditos meios de remistura compreendem uma placa provida de pelo menos uma abertura central.

[0021] Alternativamente, os ditos meios de remistura compreendem pelo menos uma chicana.

[0022] Em variante, os ditos meios de remistura compreendem pelo menos um guarnecimento, de preferência pelo menos um guarnecimento estruturado.

[0023] De acordo com uma alternativa, os ditos meios de remistura compreendem uma rede de tubos que ligam as ditas chaminés para a passagem do dito gás.

[0024] De maneira vantajosa, os ditos meios de redistribuição do dito gás compreendem uma placa que compreende uma pluralidade de orifícios, de preferência os ditos orifícios estando regularmente distribuídos sobre a dita placa.

[0025] De acordo com um modo de realização, o dito caixão é disposto na parte superior das ditas chaminés para a passagem do dito gás, em especial o recobrimento das ditas chaminés pelo dito caixão é realizado em uma altura inferior aos três quartos da altura das ditas chaminés para a passagem do dito gás.

[0026] De preferência, as ditas chaminés para a passagem do dito gás são cilíndricas.

[0027] De acordo com uma característica, pelo menos duas das ditas chaminés para a passagem do dito gás têm diâmetros diferentes.

[0028] De acordo com uma execução, o dito caixão é coberto por um chapéu inclinado ou triangular que permite a transferência do líquido de um lado e de outro do caixão de remistura de gás.

[0029] Além disso, a invenção se refere a uma coluna de troca de calor e/ou de matéria entre um gás e um líquido, na qual os ditos dois fluidos são colocados em contato por meio de um guarnecimento. A dita coluna compreende pelo menos um prato distribuidor de acordo com uma das características precedentes para distribuir os ditos fluidos sobre o dito guarnecimento.

[0030] Por outro lado, a invenção se refere a uma utilização de uma coluna de acordo com uma das características precedentes para um processo de tratamento de gás, de captação de gases ácidos, de destilação, de desidratação ou de separação de ar. Breve Descrição das figuras

[0031] Outras características e vantagens do processo de acordo com a invenção aparecerão com a leitura da descrição abaixo de exemplos não limitativos de realizações, e fazendo referência para isso às figuras anexas e descritas abaixo.

[0032] A figura 1, já descrita, ilustra um prato distribuidor com chaminés para a passagem de gás de acordo com uma arte anterior.

[0033] A figura 2, já descrita, ilustra um prato distribuidor com chaminés para a passagem de gás e um sistema de distribuição do líquido, de acordo com uma arte anterior.

[0034] A figura 3, já descrita, ilustra um prato distribuidor com chaminés para a passagem de gás e divisórias perfuradas, de acordo com uma arte anterior.

[0035] A figura 4 ilustra um prato distribuidor de acordo com um modo de realização da invenção.

[0036] A figura 5 ilustra um caixão de acordo com um primeiro modo de realização da invenção.

[0037] A figura 6 ilustra um caixão de acordo com um segundo modo de realização da invenção.

[0038] A figura 7 ilustra um caixão de acordo com um terceiro modo de realização da invenção.

[0039] A figura 8 ilustra um caixão de acordo com um quarto modo de realização da invenção. Descrição detalhada da invenção

[0040] A presente invenção refere-se a um prato distribuidor para coluna de troca de calor e/ou de matéria entre um gás e um líquido, que compreende classicamente uma pluralidade de meios para a passagem de gás através do prato, desse caso chaminés salientes na parte superior do prato, pelo menos um meio para a passagem do líquido através do prato. O prato distribuidor permite formar uma proteção de líquido sobre sua superfície superior, quer dizer uma altura de líquido situada sobre a face superior do prato. O prato distribuidor de acordo com a invenção é adaptado para escoamentos em contracorrente dentro da coluna de troca de calor e/ou de matéria, o gás subindo através dos caixões e o líquido descendo através das chaminés e dos meios de distribuição. Classicamente, o prato distribuidor /trocador pode ser substancialmente cilíndrico.

[0041] O meio para a passagem do líquido através do prato pode ser notadamente de acordo com o meio para a passagem de líquido ilustrado nas figuras 1 a 3; de acordo com um primeiro exemplo, a passagem do líquido através do prato pode ser realizada por orifícios formados no prato, de acordo com um segundo exemplo, a passagem do líquido pode ser realizada por um sistema de distribuição do líquido. Alternativamente, a passagem do líquido pode ser realizada por chaminés de passagem de líquido.

[0042] De acordo com a invenção, o prato distribuidor compreende pelo menos um caixão para a distribuição do gás. O caixão é disposto em torno de pelo menos duas chaminés para a passagem do gás. O caixão tem como objetivo assegurar uma boa distribuição do gás em proveniência das chaminés na direção do guarnecimento situado acima do prato distribuidor. O caixão recobre pelo menos uma parte da altura das chaminés para a passagem do gás, e é saliente acima das chaminés para a passagem do gás para um leito de contato superior (em outros termos para um leito de guarnecimento superior). Para isso, o caixão é fechado lateralmente, e é aberto em suas extremidades superior e inferior. Na extremidade inferior, o caixão é aberto para a passagem das chaminés de gás (entrada do gás dentro do caixão). Na extremidade superior, o caixão é aberto para a distribuição do gás (saída do gás do caixão), essa abertura superior pode consistir na totalidade da seção transversal do caixão.

[0043] O caixão compreende meios de remistura do gás, próprios para misturar o gás em proveniência de diferentes chaminés. Por outro lado, o caixão compreende meios de redistribuição do gás para realizar uma distribuição homogênea do gás sobre o guarnecimento. Os meios de remistura do gás estão situados acima das chaminés, e os meios de redistribuição do gás estão situados acima dos meios de remistura de gás. Assim, o gás atravessa o prato, e depois é remisturado antes de ser distribuído.

[0044] O caixão permite uma distribuição homogênea do gás sobre o guarnecimento do leito de contato situado acima do prato distribuidor. Essa concepção permite, portanto, uma remistura do gás acima do prato distribuidor, o que permite limitar o volume embaixo do prato distribuidor. Além disso, essa concepção é compatível com qualquer tipo de prato distribuidor, notadamente com os pratos distribuidores das figuras 1 a 3 (com ou sem sistema de distribuição do líquido).

[0045] De acordo com uma opção de realização, o prato distribuidor pode compreender uma pluralidade de caixões para a distribuição de gás. Assim, cada chaminé para a passagem do gás pode desembocar em um caixão para a distribuição do gás, o que permite assegurar uma mistura na totalidade da seção da coluna, a fim de homogeneizar a distribuição do gás.

[0046] De acordo com uma execução da invenção, os caixões podem ter uma forma substancialmente paralelepipédica. Essa forma permite limitar as perdas de carga. Essa forma permite instalar um número limitado de caixões que agrupa o gás proveniente de várias chaminés. No entanto, outras formas de caixões podem ser utilizadas, por exemplo caixões cilíndricos, prismáticos ou hexaédricos, etc.

[0047] De acordo com uma característica da invenção, os caixões podem ser dispostos em torno de um alinhamento de chaminés para a passagem do gás. Assim, cada caixão é disposto em torno de várias chaminés para a passagem do gás alinhadas. Dessa maneira, a realização dos caixões é simplificada. Alternativamente, os caixões podem ser dispostos em torno de chaminés não alinhadas. Por exemplo, o caixão pode ter uma seção quadrada e ser disposto em torno de chaminés distribuídas em várias linhas.

[0048] A fim de impedir que o líquido caia dentro dos caixões (caso da circulação gás/líquido em contracorrente) e a fortiori dentro das chaminés, os caixões podem ser equipados com chapéus situado a uma certa altura acima dos caixões.

[0049] Em um modo de realização da invenção chapéus são inclinados para permitir o escoamento do líquido de um lado e de outro do caixão de remistura de gás, na direção da zona de recepção do líquido situada sob o caixão de remistura de gás.

[0050] De acordo com uma realização da invenção, os caixões podem ser dispostos na parte superior das chaminés. Assim, a proteção de líquido sobre o prato distribuidor não é perturbada pela presença dos caixões. De preferência, o recobrimento das chaminés pelo caixão pode ser realizado em uma altura inferior à metade da altura das chaminés para a passagem do gás. Os caixões podem ser fixados diretamente sobre as chaminés para a passagem do gás.

[0051] De acordo com uma opção de realização, os caixões podem ter uma altura compreendida entre 200 e 400 mm, a fim de assegurar uma remistura dos gases e de limitar o volume da coluna.

[0052] De acordo com uma execução da invenção, é possível também deixar espaço livre entre os caixões e os topos de chaminés. Esse espaço pode ser possivelmente ocupado pelo líquido. Assim, é possível conservar uma ampla gama de proteção de líquido acima do prato distribuidor, e a fortiori conservar uma ampla faixa de funcionamento do distribuidor em termos de vazões de líquido e de gás.

[0053] As chaminés para a passagem do gás podem ter uma forma cilíndrica, paralelepipédica, prismática ou análoga. Para o caso de chaminés para a passagem do gás cilíndricas, elas podem ter diâmetros diferentes, e nesse caso um caixão pode agrupar o gás proveniente de chaminés de diâmetros diferentes.

[0054] Os meios para a passagem do líquido permitem a passagem do líquido da parte de cima do prato para a parte de baixo. De acordo com um modo de realização da invenção, os meios para a passagem do líquido através do prato podem ser compostos por um conjunto de tubos que podem ser salientes no lado superior do prato e/ou no lado inferior do prato. As chaminés podem ser substancialmente cilíndricas. De acordo com um outro modo de realização da invenção, os meios de passagem do líquido através do prato podem ser compostos por um conjunto de orifícios realizados no prato. De acordo com um outro exemplo de realização da invenção, os meios para a passagem do líquido através do prato podem compreender ao mesmo tempo chaminés e orifícios. Esses meios para a passagem do líquido são dispostos entre as chaminés para a passagem do gás. O número de meios para a passagem do líquido é vantajosamente superior ao número de chaminés para a passagem do gás. Os meios para a passagem do líquido podem ser distribuídos regularmente. Nesse caso, o passo de distribuição dos meios para a passagem do líquido pode ser triangular ou quadrado. Alternativamente, os meios para a passagem do líquido podem ser distribuídos irregularmente e/ou ter tamanhos diferentes. A fim de realizar uma boa distribuição do líquido e uma boa distribuição do líquido sobre o contactor (guarnecimento), os meios para a passagem do líquido são de preferência uniformemente distribuídos sobre o prato, quer dizer situados na totalidade da superfície do prato, entre as chaminés para a passagem do gás. De acordo com um outro exemplo de realização, o prato pode também compreender um sistema de distribuição do líquido tal como ilustrado na figura 2.

[0055] Os meios de remistura do gás incluídos nos caixões de distribuição do gás podem tomar várias formas.

[0056] De acordo com um primeiro modo de realização da invenção, os meios de remistura do gás podem ser formados por uma placa substancialmente horizontal provida de pelo menos uma abertura central. Assim, o escoamento do gás que circula dentro do caixão é dirigido para essa única abertura central, o que provoca a remistura do gás. A abertura central pode ter qualquer forma: circular, retangular, elíptica, etc.

[0057] De acordo com um segundo modo de realização da invenção, os meios de remistura do gás podem ser formados por meio de pelo menos uma chicana, a chicana podendo ser realizada por pelo menos duas placas substancialmente horizontais. Assim, o escoamento do gás que circula dentro do caixão é dirigido para as chicanas, o que provoca a remistura.

[0058] De acordo com um terceiro modo de realização da invenção, os meios de remistura podem ser formados por uma rede de tubos que ligam todas as chaminés dentro de um caixão. A rede de tubos pode compreender tubos horizontais que ligam as chaminés para a passagem do gás, e um ou vários orifícios substancialmente verticais para liberar o gás. O orifício para liberar o gás pode ser vantajosamente posicionado no centro do caixão. A remistura é nesse caso realizada dentro dessa rede de tubos.

[0059] Outros modos de realização podem ser considerados.

[0060] Os meios de redistribuição do gás podem tomar várias formas.

[0061] De acordo com um primeiro modo de realização da invenção, os meios de redistribuição do gás podem ser formados por uma placa substancialmente horizontal que compreende uma pluralidade de orifícios. Essa realização apresenta a vantagem de ser simples de realizar. A fim de permitir uma distribuição homogênea, os orifícios podem ser regularmente distribuídos em todo o comprimento da placa.

[0062] De acordo com um segundo modo de realização da invenção, os meios de redistribuição do gás podem ser formados por um conduto que compreende uma pluralidade de orifícios.

[0063] Outros modos de realização podem ser considerados.

[0064] A figura 4 ilustra, esquematicamente e de maneira não limitativa, um prato distribuidor de acordo com um modo de realização da invenção. Nessa figura, os meios de passagem do líquido não estão representados, no entanto, eles podem notadamente corresponder aos orifícios realizados no prato como ilustrado nas figuras 1 e 3 ou ao sistema de distribuição do líquido como ilustrado na figura 2, ou a chaminés para a passagem do líquido. O prato distribuidor 1 compreende uma pluralidade de chaminés 2 para a passagem do gás. Na parte superior das chaminés, são dispostos caixões 10 para a distribuição do gás. Os caixões 10 são dispostos acima de várias chaminés 2 alinhadas. Por outro lado, acima de cada caixão 10 é previsto um chapéu 11 para impedir a introdução de líquido dentro dos caixões 10 e das chaminés 2. Os caixões 10 têm substancialmente uma forma paralelepipédica.

[0065] A figura 5 ilustra, esquematicamente e de maneira não limitativa, um caixão de distribuição do gás de acordo com um primeiro modo de realização da invenção. O caixão 10 ilustrado é disposto em torno de quatro chaminés 2 para a passagem do gás, as chaminés 2 estando alinhadas. O caixão 10 pode ser similar a aquele da figura 4. O caixão 10 tem substancialmente uma forma paralelepipédica. De baixo para cima, o caixão 10 compreende uma zona de recobrimento das chaminés 2 (que corresponde à parte superior das chaminés), meios de remistura do gás 12, meios de distribuição do gás 13, uma abertura e um chapéu 11. Para o modo de realização da figura 5, os meios de remistura do gás 12 são formados por uma placa 14 substancialmente horizontal que compreende uma abertura central 15, e os meios de distribuição do gás 13 são formados por uma placa perfurada 16 substancialmente horizontal. A placa perfurada 16 compreende uma pluralidade de orifícios possivelmente regularmente distribuídos. Assim, o gás atravessa o prato (não representado) pelas chaminés 2, e depois é dirigido para o centro do caixão 10 pela placa 14 e pela abertura central 15, e depois atravessa os orifícios da placa perfurada 16, antes de sair do caixão 10 por sua abertura superior.

[0066] A figura 6 ilustra, esquematicamente e de maneira não limitativa, um caixão de distribuição do gás de acordo com um segundo modo de realização da invenção. O caixão 10 ilustrado é disposto em torno de quatro chaminés 2 para a passagem do gás, as chaminés 2 estando alinhadas. O caixão 10 pode ser similar a aquele da figura 4. O caixão 10 tem substancialmente uma forma paralelepipédica. De baixo para cima, o caixão 10 compreende uma zona de recobrimento das chaminés 2 (que corresponde à parte superior das chaminés), meios de remistura do gás 12, meios de distribuição do gás 13, uma abertura e um chapéu 11. Para o modo de realização da figura 6, os meios de remistura do gás 12 são formados por duas chicanas 17 realizadas por duas placas substancialmente horizontais, e os meios de distribuição do gás 13 são formados por uma placa perfurada 16 substancialmente horizontal. A placa perfurada 16 compreende uma pluralidade de orifícios possivelmente regularmente distribuídos. Assim, o gás atravessa o prato (não representado) pelas chaminés 2, e depois é dirigido de uma primeira extremidade do caixão 10 para uma segunda extremidade do caixão 10 pelas chicanas 17, e depois atravessa os orifícios da placa perfurada 16, antes de sair do caixão 10 por sua abertura superior.

[0067] A figura 7 ilustra, esquematicamente e de maneira não limitativa, um caixão de distribuição do gás de acordo com um terceiro modo de realização da invenção. O caixão 10 ilustrado é disposto em torno de quatro chaminés 2 para a passagem do gás, as chaminés 2 estando alinhadas. O caixão 10 pode ser similar a aquele da figura 4. O caixão 10 tem substancialmente uma forma paralelepipédica. De baixo para cima, o caixão 10 compreende uma zona de recobrimento das chaminés 2 (que corresponde à parte superior das chaminés), meios de remistura do gás 12, meios de distribuição do gás 13, uma abertura e um chapéu 11. Para o modo de realização da figura 7, os meios de remistura do gás 12 são formados por um guarnecimento 18 (por exemplo guarnecimento estruturado) disposto substancialmente horizontalmente, e os meios de distribuição do gás 13 são formados por uma placa perfurada 16 substancialmente horizontal. A placa perfurada 16 compreende uma pluralidade de orifícios possivelmente regularmente distribuídos. Assim, o gás atravessa o prato (não representado) pelas chaminés 2, e depois é dirigido através do guarnecimento 18, no qual ele é remisturado, e depois atravessa os orifícios da placa perfurada 16, antes de sair do caixão 10 por sua abertura superior.

[0068] De acordo com um modo de realização da invenção, o guarnecimento 18 pode ser um guarnecimento feito de pequenos elementos, pois sua instalação dentro do caixão é mais fácil de executar.

[0069] De acordo com um modo de realização da invenção, o guarnecimento 18 pode ser um tecido (treliça) metálico pois sua instalação dentro do caixão é mais fácil de executar.

[0070] A figura 8 ilustra, esquematicamente e de maneira não limitativa, um caixão de distribuição do gás de acordo com um quarto modo de realização da invenção. O caixão 10 ilustrado é disposto em torno de quatro chaminés 2 para a passagem do gás, as chaminés 2 estando alinhadas. O caixão 10 pode ser similar a aquele da figura 4. O caixão 10 tem substancialmente uma forma paralelepipédica. De baixo para cima, o caixão 10 compreende uma zona de recobrimento das chaminés 2 (que corresponde à parte superior das chaminés), meios de remistura do gás, meios de distribuição do gás 13, uma abertura e um chapéu 11. Para o modo de realização da figura 8, os meios de remistura do gás 12 são formados por uma rede de tubos 19, e os meios de distribuição do gás 13 são formados por uma placa perfurada 16 substancialmente horizontal. A rede de tubos 19 compreende tubos substancialmente horizontais que ligam todas as chaminés 2 dentro do caixão 10, e compreende um tubo aberto para a saída do gás, o tubo aberto é disposto substancialmente verticalmente no centro do caixão. A placa perfurada 16 compreende uma pluralidade de orifícios possivelmente regularmente distribuídos. Assim, o gás atravessa o prato (não representado) pelas chaminés 2, e depois é dirigido através da rede de tubos 19, na qual ele é remisturado, e depois atravessa os orifícios da placa perfurada 16, antes de sair do caixão 10 por sua abertura superior. A utilização da rede de tubos horizontais da figura 8 permite reduzir a altura do caixão de remistura comparado com os dispositivos das figuras 5, 6, 7.

[0071] A invenção também se refere a uma coluna de troca de matéria e/ou de calor entre dois fluidos, na qual dois fluidos são colocados em contato por meio de pelo menos um contactor gás/líquido, a coluna compreende pelo menos uma primeira entrada de um fluido líquido, pelo menos uma segunda entrada de um fluido gasoso, pelo menos uma primeira saída de um fluido gasoso e pelo menos uma segunda saída de um fluido líquido. A coluna compreende, por outro lado, pelo menos um prato distribuidor /trocador tal como descrito acima, para permitir a distribuição dos fluidos sobre o contactor.

[0072] De preferência a coluna compreende várias seções que compreendem um contactor, um prato distribuidor tal como descrito acima sendo disposto em cada seção.

[0073] A altura útil de cada prato contribuindo também para a troca de calor e/ou de matéria, em adição às trocas realizadas no contactor, a coluna de troca não compreende “perda de altura” ao nível da eficácia da coluna. Uma coluna que contém um tal prato distribuidor pode portanto ser menos alta, o que permite um volume reduzido e uma diminuição do custo da coluna.

[0074] De maneira vantajosa, o contactor gás/líquido é um leito de guarnecimento estruturado. Alternativamente, o contactor gás/líquido é um leito de guarnecimento feito de pequenos elementos.

[0075] De preferência, o gás e o líquido escoam dentro da coluna em contracorrente.

[0076] A coluna de acordo com a invenção pode ser utilizada em processos de tratamento de gás, de captação de CO2 (por exemplo por lavagem com aminas), de destilação, de desidratação, ou de transformação do ar, etc. Além disso, a invenção pode ser utilizada com qualquer tipo de solvente.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Prato distribuidor para coluna de troca de calor e/ou de matéria entre um gás e um líquido, o dito prato (1) compreendendo uma pluralidade de chaminés (2) salientes sobre a parte superior do dito prato (1) para a passagem do dito gás através do dito prato (1), e pelo menos um meio para a passagem do dito líquido (4; 5) através do dito prato (1), caracterizado pelo fato de que o dito prato (1) compreende pelo menos um caixão (10) para a distribuição do dito gás, o dito caixão (10) recobrindo pelo menos uma parte da altura das chaminés (2), o dito caixão (10) sendo saliente acima das chaminés (2), o dito caixão (10) sendo fechado lateralmente e aberto em sua extremidade superior e em sua extremidade inferior, o dito caixão (10) compreendendo meios de remistura (12) do dito gás dispostos para remisturar o gás que provém das ditas pelo menos duas chaminés (2) para a passagem do gás, e meios de redistribuição do dito gás (13) dispostos acima dos ditos meios de remistura do dito gás (12).

2. Prato de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o dito caixão (10) tem uma forma substancialmente paralelepipédica.

3. Prato de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que o dito caixão (10) é disposto em torno de um alinhamento de chaminés (2) para a passagem do dito gás.

4. Prato de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que o dito caixão (10) é coberto por um chapéu (11).

5. Prato de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que os ditos meios de remistura (12) compreendem uma placa (14) provida de pelo menos uma abertura central (15).

6. Prato de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que os ditos meios de remistura (12) compreendem pelo menos uma chicana (17).

7. Prato de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que os ditos meios de remistura (12) compreendem pelo menos um guarnecimento (18), de preferência pelo menos um guarnecimento estruturado.

8. Prato de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que os ditos meios de remistura (12) compreendem uma rede de tubos (19) que ligam as ditas chaminés (2) para a passagem do dito gás.

9. Prato de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que os ditos meios de redistribuição (13) do dito gás compreendem uma placa (16) que compreende uma pluralidade de orifícios, de preferência os ditos orifícios estando regularmente distribuídos sobre a dita placa.

10. Prato de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que o dito caixão (10) é disposto na parte superior das ditas chaminés (2) para a passagem do dito gás, em especial o recobrimento das ditas chaminés (2) pelo dito caixão (10) é realizado em uma altura inferior aos três quartos da altura das ditas chaminés (2) para a passagem do dito gás.

11. Prato de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que as ditas chaminés (2) para a passagem do dito gás são cilíndricas.

12. Prato de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que pelo menos duas das ditas chaminés (2) para a passagem do dito gás têm diâmetros diferentes.

13. Prato de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que o dito caixão (10) é coberto por um chapéu inclinado ou triangular que permite a transferência do líquido de um lado e de outro do caixão de remistura de gás (11).

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

15. Utilização de uma coluna como definida na reivindicação 14, caracterizada pelo fato de que é para um processo de tratamento de gás, de captação de gases ácidos, de destilação, de desidratação ou de separação de ar.