BR112021004084A2 - contator líquido-líquido de feixe de fibras e contator de filme líquido-líquido de feixe de fibras - Google Patents

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Abstract

contator líquido-líquido de feixe de fibras e contator de filme líquido-líquido de feixe de fibras. um contator líquido-líquido de feixe de fibras pode compreender: um recipiente compreendendo: uma primeira entrada; uma segunda entrada; uma zona de mistura disposta no recipiente para receber um primeiro líquido da primeira entrada e um segundo líquido da segunda entrada, em que a zona de mistura compreende um indutor acoplado fluidamente à entrada para o segundo líquido; e uma zona de extração compreendendo um feixe de fibras disposto no recipiente para receber o primeiro líquido e o segundo líquido da zona de mistura.

Description

CONTATOR LÍQUIDO-LÍQUIDO DE FEIXE DE FIBRAS E CONTATOR DE FILME LÍQUIDO-LÍQUIDO DE FEIXE DE FIBRAS FUNDAMENTOS
[001] Processos químicos frequentemente requerem múltiplas operações unitárias para produzir uma corrente de produto particular. Uma operação unitária particular pode ser uma operação de contato líquido-líquido pela qual dois líquidos são colocados em contato íntimo para efetuar transferência de massa entre os líquidos, uma reação entre componentes nos líquidos, ou ambos. O contato líquido-líquido pode ser benéfico em alguns tipos de reações químicas onde um reagente é miscível em um primeiro líquido, mas imiscível em um segundo líquido. Um exemplo de tal reação pode ser onde um primeiro reagente está presente em um solvente polar, tal como água e um segundo reagente está presente em um solvente não polar, tal como um hidrocarboneto, e a água e o hidrocarboneto são imiscíveis. O contato líquido-líquido pode ter outras aplicações, tal como extração líquido-líquido, pelo que uma espécie presente em um primeiro líquido é extraída para um segundo líquido por transferência de massa através da interface líquido-líquido.
[002] Um desafio particular do contato líquido-líquido pode ser assegurar uma área de contato adequada entre os dois líquidos, de modo que a transferência de massa ou reações possam ocorrer em uma quantidade apreciável e de uma maneira economicamente viável. Em geral, as operações de contato líquido-líquido podem ser realizadas com líquidos imiscíveis, tal como, por exemplo, um líquido aquoso e um líquido orgânico. O uso de dois líquidos imiscíveis pode permitir que os líquidos sejam prontamente separados após contato líquido-líquido ser concluído. No entanto, quando uma operação de contato líquido-líquido é realizada com líquidos imiscíveis, separação de fase pode ocorrer antes que o contato adequado entre os líquidos seja alcançado.
[003] Vários recipientes e técnicas de contato líquido-líquido foram desenvolvidos para intensificar a área de contato entre líquidos em um processo de contato líquido-líquido incluindo, mas não se limitando a, contatores líquido- líquido do tipo feixe de fibra. Um contator líquido-líquido do tipo feixe de fibra pode geralmente compreender um ou mais feixes de fibras suspensos dentro de um casco e duas ou mais entradas onde os dois líquidos podem ser introduzidos no casco. O feixe de fibras pode promover contato entre os dois líquidos, permitindo que um primeiro líquido flua ao longo de fibras individuais dos feixes de fibras e um segundo líquido flua entre as fibras individuais, desse modo aumentando a área de contato eficaz entre os líquidos. Os dois líquidos podem fluir de uma seção de entrada do casco para uma seção de saída do casco, embora mantendo contato íntimo de modo que uma reação, transferência de massa ou ambas possam ser mantidas entre os dois líquidos.
[004] Pode haver desafios com o projeto e a operação de contatores líquido-líquido do tipo feixe de fibra devido a “efeitos de entrada”, onde os dois líquidos entram em contato primeiro. O grau ao qual os dois líquidos são misturados ou estão em contato antes de eles atingirem o feixe de fibras pode determinar a eficácia da operação de contato líquido-líquido, o comprimento de fibra necessária, queda de pressão, custo do material e outros fatores aparentes para aqueles versados na técnica. Adicionalmente, quando os dois líquidos fluem através do feixe de fibras, quando orientado verticalmente, separação de fase pode começar a ocorrer de modo que o líquido relativamente mais pesado ou mais denso possa começar a migrar para o centro do feixe de fibras enquanto o líquido relativamente mais leve, ou menos denso, pode começar a migrar para o exterior do feixe de fibras. Separação de fase precoce pode ser uma consequência de distribuição inadequada dos dois líquidos antes de entrarem no feixe de fibras.
SUMÁRIO
[005] Em uma modalidade, um contator líquido-líquido de feixe de fibras pode compreender um recipiente compreendendo: uma primeira entrada; uma segunda entrada; zona de mistura disposta no recipiente para receber um primeiro líquido da primeira entrada e um segundo líquido da segunda entrada, em que a zona de mistura compreende um indutor acoplado fluidamente à entrada para o segundo líquido; e uma zona de extração compreendendo um feixe de fibras disposto no recipiente para receber o primeiro líquido e o segundo líquido da zona de mistura. Em outra modalidade, um contator de filme líquido- líquido de feixe de fibras pode compreender: um recipiente compreendendo: uma primeira entrada; uma segunda entrada; uma zona de mistura disposta no recipiente para receber um primeiro líquido da primeira entrada e um segundo líquido da segunda entrada, em que a zona de mistura compreende um distribuidor em espiral fluidamente acoplado à entrada para o segundo líquido; e uma zona de extração compreendendo um feixe de fibras disposto no recipiente para receber o primeiro líquido e o segundo líquido da zona de mistura. Em outra modalidade, um contator de filme líquido-líquido de feixe de fibra pode compreender: um recipiente compreendendo: uma primeira entrada; uma segunda entrada; uma zona de mistura disposta no recipiente para receber um primeiro líquido da primeira entrada e um segundo líquido da segunda entrada, em que a zona de mistura compreende um conjunto de placa perfurada compreendendo uma placa, uma pluralidade de aberturas na placa e uma pluralidade de chaminés que se estendem da placa e dispostas para permitir fluxo de fluido através de aberturas adicionais na placa; e uma zona de extração compreendendo um feixe de fibras disposto no recipiente para receber o primeiro líquido e o segundo líquido da zona de mistura.
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS
[006] Estes desenhos ilustram certos aspectos de algumas das modalidades da presente divulgação e não devem ser usados para limitar ou definir a divulgação.
[007] FIG. 1 é um diagrama esquemático de um dispositivo de transferência de massa líquido-líquido.
[008] FIG. 2 é um diagrama esquemático de um indutor.
[009] FIG. 3 é um diagrama esquemático de um dispositivo de transferência de massa líquido-líquido compreendendo um indutor.
[010] FIG. 4 é uma vista em seção transversal de um dispositivo de transferência de massa líquido-líquido com um distribuidor em espiral disposto dentro da zona de mistura.
[011] FIG. 5 é uma vista em seção transversal de um dispositivo de transferência de massa líquido-líquido com um distribuidor de braço disposto dentro da zona de mistura.
[012] FIG. 6a é um diagrama esquemático de um dispositivo de transferência de massa líquido-líquido compreendendo um conjunto de placa perfurada disposto em uma zona de mistura.
[013] FIG. 6b é uma vista superior de um conjunto de placa perfurada.
[014] FIG. 6c é uma vista lateral de um conjunto de placa perfurada.
[015] FIG. 7 é um diagrama esquemático de um dispositivo de transferência de massa líquido-líquido compreendendo um conjunto de placa perfurada disposto em uma zona de mistura com um distribuidor.
[016] FIG. 8 é um diagrama esquemático de um dispositivo de transferência de massa líquido-líquido compreendendo um conjunto de placa perfurada disposto em uma zona de mistura com um distribuidor.
DESCRIÇÃO DETALHADA
[017] A presente divulgação pode se referir a dispositivos de transferência de massa líquido-líquido e, em algumas modalidades, a dispositivos de transferência de massa líquido-líquido compreendendo configurações de características de entrada que podem reduzir efeitos de entrada e promover distribuição de líquidos. Em algumas modalidades, os dispositivos de transferência de massa líquido-líquido podem compreender um dispositivo de transferência de massa líquido-líquido do tipo feixe de fibras. Um dispositivo de transferência de massa líquido-líquido do tipo feixe de fibras pode fornecer contato de fase não dispersiva entre líquidos, o que pode ter certas vantagens sobre dispositivos de transferência de massa de mistura dispersiva.
[018] FIG. 1 ilustra, de forma esquemática, uma modalidade de um dispositivo de transferência de massa líquido-líquido do tipo feixe de fibras 100. O dispositivo de transferência de massa líquido-líquido do tipo feixe de fibras 100 pode compreender recipiente 106 que pode conter e/ou de outra forma suportar equipamento e características necessários para o contato líquido- líquido. Conforme ilustrado, o recipiente 106 pode compreender duas metades 107a, 107b unidas pelo flange 114 que pode fornecer um ponto de montagem para fixar as duas metades 107a, 107b do recipiente 106 juntas. Alternativamente, o recipiente 106 pode compreender um único recipiente contínuo (não mostrado) sem flange 114 ou pode compreender uma pluralidade de peças (não mostradas) unidas por flanges ou fixadas de outra forma. Conforme ilustrado, o dispositivo de transferência de massa líquido-líquido do tipo feixe de fibras 100 é orientado em uma direção vertical. Um versado na técnica apreciará que o dispositivo de transferência de massa líquido-líquido do tipo feixe de fibras 100 pode ser orientado em qualquer direção, tal como, por exemplo, horizontalmente, verticalmente ou qualquer ângulo intermediário. O recipiente 106 pode compreender várias entradas configuradas para permitir que líquidos entrem no recipiente 106. O recipiente 106 pode compreender uma primeira entrada 110 e uma segunda entrada 112, por exemplo. Embora apenas duas entradas sejam ilustradas, um versado na técnica entenderia que qualquer número de entradas pode ser usado para uma aplicação particular. O recipiente 106 pode compreender ainda a zona de contato 102 e zona de extração 104. A zona de contato 102 pode compreender várias características que serão descritas em detalhes abaixo, as quais podem promover mistura e distribuição de líquidos antes que os líquidos entrem na zona de extração 104. A zona de extração 104 pode compreender várias características que podem promover contato líquido-líquido para efetuar transferência de massa, reações químicas ou ambas.
[019] Em algumas modalidades, a zona de extração 104 pode compreender um ou mais feixes de fibras 108. Embora apenas um feixe de fibras 108 seja ilustrado, um versado na técnica apreciará que qualquer número de feixes de fibras pode estar presente. Adicionalmente, sem limitação, os feixes de fibras podem ser dispostos em série, paralelo, série e paralelo, ou qualquer outra configuração. O feixe de fibras 108 pode compreender fibras alongadas que se estendem da ou abaixo da zona de contato 102 através da zona de extração 104. O feixe de fibras 108 pode promover contato entre os líquidos introduzidos no recipiente 106 permitindo que um primeiro líquido flua ao longo de fibras individuais do feixe de fibras 108 e um segundo líquido flua entre as fibras individuais. Em algumas modalidades, as fibras do feixe de fibras 108 podem ser metálicas ou não metálicas. Quaisquer fibras adequadas podem ser usadas para o feixe de fibras 108 incluindo, mas não se limitando a, vidro, fibra de vidro, rayon, náilon, poliésteres, poliolefinas, politetrafluoretileno, aço, alumínio, tungstênio, níquel e combinações dos mesmos. Em algumas modalidades, o feixe de fibras pode compreender fibras de metal.
[020] Cada uma das modalidades aqui descritas pode geralmente operar pelos mesmos fenômenos físicos. Dois líquidos imiscíveis podem ser introduzidos individualmente no recipiente 106 através da primeira entrada 110 e da segunda entrada 112 e fluir através da zona de contato 102 para a zona de extração 104. Em algumas modalidades, um primeiro líquido introduzido através da primeira entrada 110 pode ser relativamente leve, ou menos denso, que um segundo líquido introduzido através da segunda entrada 112. As características presentes na zona de contato 102 podem promover mistura dos dois líquidos imiscíveis antes que os líquidos fluam para a zona de extração 104. Como um versado na técnica apreciará, a mistura dos dois líquidos pode aumentar a área de superfície efetiva da zona de extração 104 que, por sua vez, pode reduzir o comprimento necessário da zona de extração 104, diminuir a queda de pressão através do dispositivo de transferência de massa líquido-líquido 100, reduzir custos de material, reduzir custos de operações e outros benefícios prontamente evidentes para aqueles versados na técnica.
[021] O dispositivo de transferência de massa líquido-líquido do tipo feixe de fibras 100 pode ser usado para efetuar transferência de massa entre quaisquer fluidos que requeiram transferência de massa. Em algumas modalidades, o dispositivo de transferência de massa líquido-líquido tipo feixe de fibras 100 pode ser usado em tratamento cáustico, tratamento de amina ou processos de tratamento de ácido, por exemplo. Embora apenas alguns processos e fluidos selecionados sejam descritos neste documento, será prontamente aparente para aqueles versados na técnica que pode haver outras aplicações potenciais para o dispositivo de transferência de massa líquido- líquido tipo feixe de fibras 100 que não são descritas. Um versado na técnica, com o benefício desta divulgação, deve ser capaz de adaptar o dispositivo de transferência de massa líquido-líquido tipo feixe de fibras 100 a qualquer número de aplicações não explicitamente enumeradas neste documento.
[022] Em uma modalidade, o dispositivo de transferência de massa líquido-líquido tipo feixe de fibras 100 pode ser usado em uma aplicação de tratamento cáustico, pelo que uma alimentação de hidrocarboneto e uma alimentação cáustica são introduzidas no dispositivo de transferência de massa líquido-líquido tipo feixe de fibra 100. A alimentação de hidrocarboneto e a alimentação cáustica podem ser contatadas de modo que impurezas na alimentação de hidrocarboneto reajam com a alimentação cáustica para reduzir a quantidade de impurezas na alimentação de hidrocarboneto.
Algumas impurezas comuns que podem ser removidas podem incluir dióxido de carbono, ácidos orgânicos, tal como ácidos carboxílicos, mercaptanos, também conhecidos como tióis, bem como sulfeto de hidrogênio, sulfeto de carbonila e outras impurezas de enxofre comuns encontradas em correntes de hidrocarbonetos.
A alimentação cáustica pode compreender água e um agente cáustico, tal como hidróxido de sódio, hidróxido de potássio ou outros compostos que liberam um íon hidróxido quando adicionados à água.
O processo de tratamento cáustico pode ser apropriado para tratamento de qualquer alimentação de hidrocarbonetos incluindo, mas não se limitando a, hidrocarbonetos, tal como alcanos, alquenos, alquinos e aromáticos, por exemplo.
Os hidrocarbonetos podem compreender hidrocarbonetos de qualquer comprimento de cadeia, por exemplo, de cerca de C3 a cerca de C30, ou maior, e podem compreender qualquer quantidade de ramificação.
Algumas alimentações de hidrocarbonetos exemplares podem incluir, mas não estão limitadas a, petróleo bruto, propano, LPG, butano, nafta leve, isomerado, nafta pesada, reformado, combustível de aviação, querosene, óleo diesel, destilado hidrotratado, gasóleo de vácuo pesado, gasóleo de vácuo leve, gasóleo, gasóleo de coqueificador, alquilados, óleos combustíveis, óleos de ciclo leve e combinações dos mesmos.
[023] Outra aplicação do dispositivo de transferência de massa líquido- líquido tipo feixe de fibras 100 pode ser em uma aplicação de tratamento de amina, pelo que uma alimentação de hidrocarboneto e uma alimentação de amina são introduzidas no dispositivo de transferência de massa líquido-líquido tipo feixe de fibras 100. A alimentação de hidrocarboneto e a alimentação de amina podem ser contatadas de modo que impurezas na alimentação de hidrocarboneto reajam com a alimentação de amina para reduzir a quantidade de impurezas na alimentação de hidrocarboneto. O tratamento de amina pode ser usado para remover contaminantes que reagem com uma amina, tal como sulfeto de hidrogênio e dióxido de carbono, por exemplo. A alimentação de hidrocarboneto pode ser qualquer alimentação de hidrocarboneto conforme descrito acima. Em uma aplicação de amina, a alimentação de amina pode compreender água, por exemplo, e uma amina, tal como dietanolamina, monoetanolamina, metildietanolamina, di-isopropanolamina, aminoetoxietanol e diglicolamina.
[024] FIG. 2 ilustra uma modalidade de um indutor 200 que pode estar disposto na zona de contato 102. O indutor 200 pode compreender acoplamento 202 que pode ser acoplado fluidicamente à entrada 112 (por exemplo, ilustrada na FIG. 1). O acoplamento 202 pode ser qualquer tipo de acoplamento incluindo, mas não se limitando a, roscas de parafuso, acessórios de pressão, acessórios flangeados ou qualquer outro tipo de acoplamento para fixar o indutor 200 à entrada 112. O indutor 200 pode compreender um primeiro redutor 204 compreendendo corpo de redutor 206 e cone de redutor 205. O primeiro redutor 204 pode ser fixado ao acoplamento 202 pelo corpo de redutor 206. Um caminho de fluxo 210 pode ser definido dentro do acoplamento 202 e do corpo de redutor 206 para permitir que um fluido flua da entrada 112, através do caminho de fluxo 210 e para o cone de redutor 205. O cone de redutor 205 pode aumentar a velocidade de um fluido do caminho de fluxo 210 e expelir o fluido para a zona de indução 208, desse modo causando uma diminuição em pressão na zona de indução 208. Conforme ilustrado, o cone de redutor 205 pode ter uma seção transversal reduzida para fluxo de fluido quando fluido atravessa o cone de redutor 205 do corpo de redutor 206 para a zona de indução 208. Fluido na zona de indução 208 pode, posteriormente, fluir para o segundo cone de redutor 212. O segundo cone de redutor 212 pode ser fixado, por exemplo, ao corpo de redutor 206 pelo ponto de fixação 214. Como será descrito em mais detalhes abaixo, a baixa pressão causada por um primeiro fluido fluindo para a zona de indução 208 do cone de redutor 205 pode extrair em um segundo fluido presente no recipiente 102 (por exemplo, ilustrado na FIG. 1) para o segundo cone de redutor 212. O segundo cone de redutor 212 pode compreender qualquer ângulo de cone apropriado para uma aplicação particular. Por exemplo, o segundo cone de redutor 212 pode compreender um ângulo de cone entre cerca de 10° a cerca de 40°.
[025] FIG. 3 ilustra, de forma esquemática, uma modalidade de um dispositivo de transferência de massa líquido-líquido tipo feixe de fibras 100 com indutor 200 disposto na zona de contato 102. Um primeiro líquido e um segundo líquido podem ser introduzidos no recipiente 106 através da primeira entrada 110 e da segunda entrada 112, respectivamente. Conforme ilustrado, o indutor 200 pode ser acoplado à segunda entrada 112. O primeiro líquido introduzido através da entrada 110 pode compreender, por exemplo, o fluido relativamente mais leve ou menos denso. O segundo fluido introduzido através da entrada 112 pode compreender o fluido relativamente mais pesado ou mais denso. Quando o segundo fluido flui através do indutor 200, o primeiro fluido presente no recipiente 106 pode ser extraído para uma área de baixa pressão (por exemplo, zona de indução 208) criada pelo indutor 200 e, desse modo, misturar e expelir o primeiro e o segundo fluidos juntos para a zona de extração 104 através do segundo cone de redutor 214. O primeiro e o segundo fluidos misturados podem entrar em contato com o feixe de fibras 108, que pode promover contato entre os dois fluidos, conforme descrito anteriormente.
[026] FIG. 4 é uma vista em seção transversal de uma modalidade de um recipiente 106 com distribuidor em espiral 400 disposto dentro da zona de mistura 102. Na modalidade ilustrada, o distribuidor de espiral 400 pode compreender um tubo oco 401 enrolado enrolando em uma curva contínua e de aperto gradual em torno de um ponto central. O distribuidor em espiral 400 pode compreender uma pluralidade de furos espaçados 402 no tubo oco 401 para permitir que o fluido no interior oco do distribuidor em espiral 400 flua para a zona de mistura 102. Um caminho de fluxo 408 definido pelo interior oco do tubo oco 401 pode ligar fluidamente a entrada 112 aos furos 402. Líquido da entrada 112 pode fluir através do caminho de fluxo 408 para cada um da pluralidade de furos 402 até que o líquido alcance a tampa de extremidade 404. A tampa de extremidade 404 pode vedar a extremidade do distribuidor em espiral 400 de modo que o fluido no caminho de fluxo 408 só possa sair do distribuidor em espiral 400 através dos furos 402. Em algumas modalidades, fluido atravessando através do caminho de fluxo 408 pode sair do distribuidor em espiral 400 através dos furos 402 para a zona de mistura 102. Em outra modalidade, uma pluralidade de indutores 200 (por exemplo, ilustrados na FIG. 2) pode ser individualmente fixada ou acoplada aos furos 402. Em uma modalidade onde indutores 200 estão presentes, fluido que atravessa o caminho de fluxo 408 pode fluir para fora dos furos 402 e através do indutor 200. O indutor 200 pode ser fixado, ou de outra forma acoplado, aos furos 402 por qualquer meio incluindo, por exemplo, rosca de parafuso, encaixe de pressão ou flange. Em algumas modalidades, um indutor 200 pode estar presente em todos os furos 402 ou, alternativamente, em apenas alguns dos furos 402.
[027] Com referência agora à FIG. 1 e FIG. 4, em uma modalidade, o distribuidor em espiral 400 pode ser disposto dentro da zona de mistura 102 do recipiente 106 e ser acoplado fluidamente à entrada 112. Como descrito anteriormente, um primeiro líquido e um segundo líquido podem ser introduzidos no recipiente 106 através da primeira entrada 110 e da segunda entrada 112, respectivamente. O primeiro líquido introduzido através da entrada 110 pode compreender, por exemplo, o fluido relativamente mais leve ou menos denso. O segundo fluido introduzido através da entrada 112 pode compreender o fluido relativamente mais pesado ou mais denso. Quando o segundo fluido flui através do distribuidor em espiral 400, o segundo fluido pode ser expelido e disperso para a zona de mistura 102. O primeiro fluido presente no recipiente 106, introduzido através da entrada 110, pode misturar com o segundo fluido disperso na zona de mistura 102 e o primeiro e o segundo líquidos misturados podem fluir para a zona de extração 104. O primeiro e o segundo líquidos misturados podem entrar em contato com o feixe de fibras 108, o que pode promover contato entre o primeiro e o segundo líquidos misturados, de modo que transferência de massa, reações químicas ou ambas possam ocorrer.
[028] Com referência agora às FIGs. 1, 2 e 4, em uma modalidade alternativa, o distribuidor em espiral 400 pode compreender indutores 200 dispostos em pelo menos alguns dos furos 402 do distribuidor em espiral 400, como descrito anteriormente. Em tal modalidade, o segundo fluido pode fluir através do distribuidor em espiral 400 e ser expelido através de indutores 200 dispostos em pelo menos alguns dos furos 402 do distribuidor em espiral 400. O primeiro fluido líquido presente no recipiente 106, introduzido através da entrada 110, pode ser extraído para uma área de baixa pressão (por exemplo,
zona de indução 208) criada pelo indutor 200, desse modo misturando o primeiro e o segundo líquidos e expelindo os fluidos misturados para a zona de extração 104 por meioo do segundo cone de indução 212. O primeiro e o segundo líquidos misturados podem entrar em contato com o feixe de fibras 108, o que pode promover contato entre o primeiro e o segundo líquidos misturados, de modo que transferência de massa, reações químicas ou ambas possam ocorrer.
[029] FIG. 5 é uma vista em seção transversal de uma modalidade de um recipiente 106 com distribuidor de braço 500 disposto dentro da zona de mistura
102. O distribuidor de braço 500 pode compreender uma pluralidade de braços distribuidores 502 se estendendo axialmente a partir de um tubo central 504. O distribuidor de braço 500 pode compreender qualquer número de braços distribuidores 502 dependendo, por exemplo, da taxa de fluxo de fluido requerida, dentre outros fatores. Cada braço distribuidor 502 pode compreender uma pluralidade de furos 506 para permitir que fluido no interior oco do distribuidor de braço 500 flua para a zona de mistura 102. Um caminho de fluxo 508 definido pelo interior oco do distribuidor de braço 500 pode ligar fluidicamente a entrada 112 aos furos 506. Em algumas modalidades, líquido introduzido através da entrada 112 pode fluir através do caminho de fluxo 508 em cada braço distribuidor 502 e através de cada um da pluralidade de furos 506 até que o líquido alcance a tampa de extremidade 510. A tampa de extremidade 510 pode vedar as extremidades de cada braço distribuidor 502 de modo que o fluido no caminho de fluxo 508 só possa sair através dos furos 506. Em algumas modalidades, cada um da pluralidade de furos 506 pode ter um indutor 200 (por exemplo, ilustrado na FIG. 2) fixado ou acoplado aos furos 506. Em uma modalidade onde indutores 200 estão presentes, fluido que atravessa o caminho de fluxo 508 pode fluir para fora dos furos 506 e através de um indutor 200 disposto em uma saída dos furos 506. O indutor 200 pode ser fixado, ou de outra forma acoplado, aos furos 506 por qualquer meio incluindo, por exemplo, rosca de parafuso, encaixe de pressão, flange. Em algumas modalidades, um indutor 200 pode estar presente em todos os furos 508 ou, alternativamente, em apenas alguns dos furos 402.
[030] Com referência agora às FIGs. 1, 2 e 5, em uma modalidade, o distribuidor de braço 500 pode ser disposto dentro da zona de mistura 102 do recipiente 106 e ser acoplado fluidicamente à entrada 112. Como descrito anteriormente, um primeiro líquido e um segundo líquido podem ser introduzidos no recipiente 106 através da primeira entrada 110 e da segunda entrada 112, respectivamente. O primeiro líquido introduzido através da entrada 110 pode compreender, por exemplo, o fluido relativamente mais leve ou menos denso. O segundo fluido introduzido através da entrada 112 pode compreender o fluido relativamente mais pesado ou mais denso. Em algumas modalidades, quando o segundo fluido flui através do distribuidor de braço 500, o segundo fluido pode ser expelido através de indutores 200 dispostos em pelo menos alguns dos furos 506 do distribuidor de braço 500. O primeiro fluido líquido presente no recipiente 106, introduzido através da entrada 110, pode ser extraído para uma área de baixa pressão (por exemplo, zona de indução 508) criada pelo indutor 200, desse modo misturando o primeiro e o segundo líquidos e expelindo os fluidos misturados para a zona de extração 104 por meioo do segundo cone de indução 212. O primeiro e o segundo líquidos misturados podem entrar em contato com o feixe de fibras 108, o que pode promover contato entre o primeiro e o segundo líquidos misturados, de modo que transferência de massa, reações químicas ou ambas possam ocorrer.
[031] FIG. 6a ilustra, de forma esquemática, uma modalidade de dispositivo de transferência de massa líquido-líquido tipo feixe de fibras 100, em que um conjunto de placa perfurada 602 compreendendo uma pluralidade de chaminés 604 está disposto dentro da zona de mistura 102. Chaminés 603 podem ser caracterizadas por um tubo ascendente se estendendo para cima a partir de uma placa perfurada. Em algumas modalidades, o tubo ascendente pode se estender através da placa perfurada e para a zona de extração 104. O conjunto de placa perfurada 602 pode permitir que uma primeira camada de líquido 606 e uma segunda camada de líquido 608 estejam em contato antes de fluirem para a zona de extração 104 que compreende o feixe de fibras 108. A primeira entrada 110 e a segunda entrada 112 podem permitir um primeiro líquido e um segundo líquido, respectivamente, para o recipiente 106, pelo que o primeiro e o segundo líquido podem fluir através do recipiente 106 para o conjunto de placa perfurada 602 para formar a primeira camada de líquido 606 e a segunda camada de líquido 608. Como descrito anteriormente, o primeiro líquido pode ser o relativamente mais leve ou menos denso dos dois líquidos, de modo que o primeiro líquido forme a primeira camada de líquido 606 que flutua no topo do segundo líquido formando a segunda camada de líquido 608. Como será descrito em mais detalhes abaixo, a primeira camada de líquido pode transbordar das chaminés 604 para a zona de extração 104, enquanto a segunda camada de líquido 608 pode fluir através de perfurações (não ilustradas) para a zona de extração 104. Em algumas modalidades, a entrada 112 pode compreender um indutor 200, conforme ilustrado na FIG. 3. O feixe de fibras 108 pode ser afixado a um suporte de fibra 650 abaixo das chaminés 604. O suporte de fibra 650 pode ser espaçado do conjunto de placa perfurada 602 e pode compreender qualquer meio de suporte de fibra, tal como hastes de metal, placas ou outros mecanismos mecânicos.
[032] FIG. 6b ilustra uma vista superior de uma modalidade do conjunto de placa perfurada 602. O conjunto de placa perfurada 602 pode compreender uma placa 603, pluralidade de chaminés 604, como descrito acima, também, e uma pluralidade de furos 610. Em algumas modalidades, as chaminés 604 podem se estender da placa 603, por exemplo, axialmente para longe da placa 603, como mostrado na FIG. 6b. Conforme ilustrado, a pluralidade de furos 610 pode ser formada na placa 603. A pluralidade de furos 610 pode permitir que uma segunda camada de líquido 608 (ilustrada na FIG. 6a) flua para a zona de extração 108. Qualquer número e combinação de furos e tubos descendentes podem ser dispostos no conjunto de placa perfurada 602. Por exemplo, o conjunto de placa 602 pode compreender pelo menos um furo 610 e pelo menos um tubo descendente 604. O número de furos 610 e tubo descendente 604 podem variar dependendo de muitos fatores incluindo, mas não se limitando a, taxas de fluxo necessárias, tamanho de furo, razões de primeira taxa de fluxo de líquido para segunda taxa de fluxo de líquido e outros fatores prontamente aparentes para aqueles versados na técnica. O número de furos e tubos descendentes pode variar de 1 a cerca de 100 dependendo dos requisitos acima. Alternativamente, o número de furos e tubos descendentes pode variar de 1 a cerca de 25, 1 a cerca de 50, 1 a cerca de 75 ou 1 a cerca de 100. Em modalidades, o arranjo dos furos pode seguir um padrão ou ser aleatório. Em algumas modalidades, os furos 610 e as chaminés 604 podem formar filas de círculos concêntricos, pelo que um primeiro anel de furos 610 ou chaminés 604 é seguido por um segundo anel de furos 610 ou chaminés 604 e assim por diante. Alternativamente, os furos 610 e as chaminés 604 podem ser dispostos em um padrão de grade, por exemplo. Em algumas modalidades, os furos 610 e as chaminés 604 podem não ter um padrão e podem ser dispostos aleatoriamente no conjunto de placa 602.
[033] FIG. 6c ilustra uma vista lateral de uma modalidade de uma porção do conjunto de placa perfurada 602. Na modalidade ilustrada, o conjunto de placa perfurada 602 compreende furos 610 e tubo descendente 604. O tubo descendente 604 pode opcionalmente compreender chapéu 614 disposto no topo do tubo descendente 604. O chapéu 614 pode compreender o topo 616 e as aberturas 612 no tamanho do chapéu 614, de modo que uma comunicação de fluido possa ser estabelecida de fora do chapéu 614 para o interior do tubo descendente 604. O chapéu 614 pode compreender qualquer número de aberturas 612. O número particular de aberturas em uma modalidade do chapéu 614 pode depender de muitos fatores incluindo, mas não se limitando a, taxa de fluxo necessária de fluido através das aberturas 612. Em algumas modalidades, o chapéu 614 pode compreender entre 1 e cerca de 10 aberturas. O chapéu 614 pode ser acoplado ao tubo descendente 604 por qualquer meio adequado, por exemplo, rosqueamento, soldagem, prendedores, acessórios de pressão e outros prontamente evidentes para aqueles versados na técnica. Além disso, o conjunto de placa perfurada 602 pode compreender aberturas 618 sobre as quais o tubo descendente 604 pode ser posicionado. Conforme ilustrado, o tubo descendente 604 está posicionado no topo do conjunto de placa perfurada 602. No entanto, em algumas modalidades, o tubo descendente 604 pode se estender através do conjunto de placa perfurada 602. O tubo descendente 604 pode ser acoplado ao conjunto de placa perfurada por qualquer meio de fixação, tal como, por exemplo, rosqueamento, soldas, prendedores, acessórios de pressão e outros meios prontamente evidentes para aqueles versados na técnica. Ao dispor o chapéu 614 no tubo descendente 604, o chapéu 614 pode evitar que a primeira camada de fluido (não ilustrada) inunde através do tubo descendente 604. Em modalidades onde o tubo descendente 604 compreende chapéu 614, o primeiro líquido pode fluir através das aberturas 612 e para a zona de mistura 108, como ilustrado na FIG. 6a.
[034] FIG. 7 ilustra, em forma esquemática, uma modalidade de dispositivo de transferência de massa líquido-líquido tipo feixe de fibras 100, em que um conjunto de placa perfurada 602 compreendendo uma pluralidade de chaminés 604 está disposto dentro da zona de mistura 102 e em que a zona de mistura compreende ainda um distribuidor 700. Na modalidade ilustrada, o distribuidor 700 está disposto dentro da segunda camada de líquido 608, anteriormente descrita acima. O distribuidor 700 pode ser acoplado fluidicamente à segunda entrada 112 e fornecer um caminho de fluxo para o segundo líquido que entra na entrada 112 para fluir para a zona de mistura 102. O distribuidor 700 pode ser qualquer dos distribuidores descritos anteriormente, incluindo o distribuidor em espiral 400 ilustrado na FIG. 4 ou distribuidor de braço 500 ilustrado na FIG. 5. Em algumas modalidades, o distribuidor 700 pode compreender ainda o indutor 200, conforme ilustrado na FIG. 2 e anteriormente descrito como uma modalidade de distribuidor em espiral 400 e distribuidor de braço 500.
[035] O conjunto de placa perfurada 602 pode permitir que uma primeira camada de líquido 606 e uma segunda camada de líquido 608 estejam em contato antes de fluirem para a zona de extração 104 que compreende o feixe de fibras 108. A primeira entrada 110 e pode permitir que o primeiro líquido flua para o reservatório 106 e forme a primeira camada de líquido 606. A segunda entrada 112 pode ser acoplada fluidicamente ao distribuidor 700, o que pode permitir que o segundo líquido forme a segunda camada de líquido 608 dentro da zona de mistura 102. Como descrito anteriormente, o primeiro líquido pode ser o relativamente mais leve ou menos denso dos dois líquidos, de modo que o primeiro líquido forme a primeira camada de líquido 606 que flutua no topo do segundo líquido formando a segunda camada de líquido 608. A primeira camada de líquido pode transbordar das chaminés 604 para a zona de extração 104, enquanto a segunda camada de líquido 608 pode fluir através de perfurações
(não ilustradas) para a zona de extração 104. FIG. 7 ilustra a primeira camada de líquido 606 e uma segunda camada de líquido 608 como duas camadas distintas para fins ilustrativos. No entanto, devido a respingos e outro movimento de fluidos associados ao transporte do primeiro e do segundo fluidos para o recipiente 106, duas camadas distintas de fluido podem não ser formadas. Em algumas modalidades, uma mistura do primeiro líquido e do segundo líquido pode estar presente. Em qualquer exemplo, o primeiro e o segundo líquidos podem fluir para a zona de extração 104 e contatar o feixe de fibras 108. O feixe de fibras 108 pode promover contato entre o primeiro e o segundo líquidos, de modo que transferência de massa, reações químicas ou ambas possam ocorrer.
[036] FIG. 8 ilustra, em forma esquemática, uma modalidade de dispositivo de transferência de massa líquido-líquido tipo feixe de fibras 100, em que um conjunto de placa perfurada 602 compreendendo uma pluralidade de chaminés 604 está disposto dentro da zona de mistura 102 e em que a zona de mistura compreende ainda um distribuidor 700 disposto acima do primeiro líquido 606 e do segundo líquido 608. O distribuidor 700 pode ser acoplado fluidicamente à segunda entrada 112 e fornecer um caminho de fluxo para o segundo líquido que entra na entrada 112 para fluir para a zona de mistura 102. O distribuidor 700 pode ser qualquer dos distribuidores descritos anteriormente, incluindo o distribuidor em espiral 400 ilustrado na FIG. 4 ou distribuidor de braço 500 ilustrado na FIG. 5. Em algumas modalidades, o distribuidor 700 pode compreender ainda o indutor 200, conforme ilustrado na FIG. 2 e anteriormente descrito como uma modalidade de distribuidor em espiral 400 e distribuidor de braço 500.
[037] O conjunto de placa perfurada 602 pode permitir que uma primeira camada de líquido 606 e uma segunda camada de líquido 608 estejam em contato antes de fluirem para a zona de extração 104 que compreende o feixe de fibras 108. A primeira entrada 110 e pode permitir que o primeiro líquido flua para o reservatório 106 e forme a primeira camada de líquido 606. A segunda entrada 112 pode ser acoplada fluidicamente ao distribuidor 700, o que pode permitir que o segundo líquido forme a segunda camada de líquido 608 dentro da zona de mistura 102. Como descrito anteriormente, o primeiro líquido pode ser o relativamente mais leve ou menos denso dos dois líquidos, de modo que o primeiro líquido forme a primeira camada de líquido 606 que flutua no topo do segundo líquido formando a segunda camada de líquido 608. A primeira camada de líquido pode transbordar das chaminés 604 para a zona de extração 104, enquanto a segunda camada de líquido 608 pode fluir através de perfurações (não ilustradas) para a zona de extração 104. FIG. 7 ilustra a primeira camada de líquido 606 e uma segunda camada de líquido 608 como duas camadas distintas para fins ilustrativos. No entanto, devido a respingos e outro movimento de fluidos associados ao transporte do primeiro e do segundo fluidos para o recipiente 106, duas camadas distintas de fluido podem não ser formadas. Em algumas modalidades, uma mistura do primeiro líquido e do segundo líquido pode estar presente. Em qualquer exemplo, o primeiro e o segundo líquidos podem fluir para a zona de extração 104 e contatar o feixe de fibras 108. O feixe de fibras 108 pode promover contato entre o primeiro e o segundo líquidos, de modo que transferência de massa, reações químicas ou ambas possam ocorrer.
[038] Portanto, a presente divulgação está bem adaptada para obter os fins e vantagens mencionados, bem como os inerentes a este documento. As modalidades particulares divulgadas anteriormente são ilustrativas apenas, uma vez que a presente divulgação pode ser modificada e praticada de maneiras diferentes, porém equivalentes, que serão evidentes para os versados na técnica com o benefício desta divulgação. Embora as modalidades individuais estejam discutidas, a divulgação abrange todas as combinações de todas essas modalidades.
Além disso, nenhuma limitação é pretendida para os detalhes de construção ou projeto mostrados neste documento, a não ser como descrito nas reivindicações a seguir.
Além disso, os termos nas reivindicações têm seu significado simples comum, a menos que explícita e claramente definido pelo titular da patente.
Portanto, é evidente que as modalidades ilustrativas particulares divulgadas anteriormente podem ser alteradas ou modificadas e todas tais variações são consideradas dentro do escopo e do espírito da presente divulgação.
Se houver algum conflito nos usos de uma palavra ou um termo neste relatório descritivo e uma ou mais patentes ou outros documentos que possam estar incorporados neste documento por referência, as definições que sejam consistentes com este relatório descritivo devem ser adotadas.

Claims (20)

REIVINDICAÇÕES
1. Contator líquido-líquido de feixe de fibras, caracterizado pelo fato de que compreende: um recipiente compreendendo: uma primeira entrada; uma segunda entrada; uma zona de mistura disposta no recipiente para receber um primeiro líquido da primeira entrada e um segundo líquido da segunda entrada, em que a zona de mistura compreende um indutor acoplado fluidicamente à entrada para o segundo líquido; e uma zona de extração compreendendo um feixe de fibras disposto no recipiente para receber o primeiro líquido e o segundo líquido da zona de mistura.
2. Contator líquido-líquido de feixe de fibras, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o indutor compreende: um corpo de redutor com um caminho de fluxo no mesmo e fluidicamente acoplado à segunda entrada; um primeiro cone de redutor disposto no corpo de redutor de modo que o caminho de fluxo disposto no corpo de redutor se estenda através do primeiro cone de redutor; e um segundo cone de redutor, em que o segundo cone de redutor é espaçado de uma saída do primeiro cone de redutor.
3. Contator líquido-líquido de feixe de fibras, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a zona de mistura compreende ainda um distribuidor acoplado fluidicamente ao indutor e a segunda entrada, em que pelo menos um dos indutores é acoplado ao distribuidor.
4. Contator líquido-líquido de feixe de fibras, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que o distribuidor compreende um distribuidor em espiral ou um distribuidor de braço.
5. Contator líquido-líquido de feixe de fibras, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que o distribuidor compreende uma pluralidade de furos espaçados e um caminho de fluxo da segunda entrada para a pluralidade de furos espaçados, em que o indutor compreende uma pluralidade de indutores individualmente acoplados nos furos espaçados.
6. Contator líquido-líquido de feixe de fibras, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que o distribuidor é um distribuidor em espiral, em que o distribuidor em espiral compreende um tubo oco enrolando em uma curva contínua e de aperto gradual em torno de um ponto central, em que o tubo oco compreende uma pluralidade de furos separados, em que uma extremidade do tubo oco compreende uma tampa de extremidade, em que o distribuidor em espiral compreende uma pluralidade de indutores acoplados individualmente nos furos espaçados; e em que o tubo oco define um caminho de fluxo da segunda entrada para a pluralidade de furos espaçados.
7. Contator líquido-líquido de feixe de fibras, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a zona de mistura compreende ainda um conjunto de placa perfurada compreendendo uma placa, uma pluralidade de aberturas na placa e uma pluralidade de tubos descendentes que se estendem da placa e dispostos para permitir fluxo de fluido através de aberturas adicionais na placa.
8. Contator líquido-líquido de feixe de fibra, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que os tubos descendentes compreendem um chapéu e aberturas dentro do chapéu.
9. Contator de filme líquido-líquido de feixe de fibras, caracterizado pelo fato de que compreende:
um recipiente compreendendo: uma primeira entrada; uma segunda entrada; uma zona de mistura disposta no recipiente para receber um primeiro líquido da primeira entrada e um segundo líquido da segunda entrada, em que a zona de mistura compreende um distribuidor em espiral acoplado fluidicamente à entrada para o segundo líquido; e uma zona de extração compreendendo um feixe de fibras disposto no recipiente para receber o primeiro líquido e o segundo líquido da zona de mistura.
10. Contator líquido-líquido de feixe de fibras, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que o distribuidor em espiral compreende um tubo oco enrolando em uma curva contínua e de aperto gradual em torno de um ponto central, em que o tubo oco compreende uma pluralidade de furos espaçados, em que o tubo oco define um caminho de fluxo da entrada para o segundo líquido para a pluralidade de furos espaçados e em que o tubo oco compreende uma tampa de extremidade.
11. Contator líquido-líquido de feixe de fibras, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que pelo menos alguns dos furos espaçados compreendem um indutor acoplado fluidicamente a pelo menos alguns dos furos espaçados.
12. Contator líquido-líquido de feixe de fibras, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que o indutor compreende: um corpo de redutor com um caminho de fluxo no mesmo e fluidicamente acoplado à segunda entrada; um primeiro cone de redutor disposto no corpo de redutor de modo que o caminho de fluxo disposto no corpo de redutor se estenda através do primeiro cone de redutor; e um segundo cone de redutor, em que o segundo cone de redutor é espaçado de uma saída do primeiro cone de redutor.
13. Contator líquido-líquido de feixe de fibras, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que a zona de mistura compreende ainda um conjunto de placa perfurada compreendendo uma placa, uma pluralidade de aberturas na placa e uma pluralidade de tubos descendentes que se estendem da placa e dispostos para permitir fluxo de fluido através de aberturas adicionais na placa.
14. Contator líquido-líquido de feixe de fibras, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que o distribuidor em espiral está disposto dentro de um líquido estacionário na placa perfurada ou acima do líquido estacionário no conjunto de placa perfurada.
15. Contator de filme líquido-líquido de feixe de fibras, caracterizado pelo fato de que compreende: um recipiente compreendendo: uma primeira entrada; uma segunda entrada; uma zona de mistura disposta no recipiente para receber um primeiro líquido da primeira entrada e um segundo líquido da segunda entrada, em que a zona de mistura compreende um conjunto de placa perfurada compreendendo uma placa, uma pluralidade de aberturas na placa e uma pluralidade de chaminés que se estendem da placa e dispostas para permitir fluxo de fluido através de aberturas adicionais na placa; e uma zona de extração compreendendo um feixe de fibras disposto no recipiente para receber o primeiro líquido e o segundo líquido da zona de mistura.
16. Contator de filme líquido-líquido de feixe de fibras, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que compreende ainda um distribuidor acoplado à segunda entrada, em que o distribuidor compreende um distribuidor em espiral ou um distribuidor de braço.
17. Contator líquido-líquido de feixe de fibras, de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que o distribuidor compreende uma pluralidade de furos espaçados e um caminho de fluxo da segunda entrada para a pluralidade de furos espaçados.
18. Contator líquido-líquido de feixe de fibras, de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que pelo menos alguns dos furos espaçados compreendem um indutor acoplado fluidicamente a pelo menos alguns dos furos espaçados.
19. Contator líquido-líquido de feixe de fibras, de acordo com a reivindicação 18, caracterizado pelo fato de que o indutor compreende: um corpo de redutor com um caminho de fluxo no mesmo e fluidicamente acoplado à segunda entrada; um primeiro cone de redutor disposto no corpo de redutor de modo que o caminho de fluxo disposto no corpo de redutor se estenda através do primeiro cone de redutor; e um segundo cone de redutor, em que o segundo cone de redutor é espaçado de uma saída do primeiro cone de redutor.
20. Contator líquido-líquido de feixe de fibras, de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que o distribuidor está disposto dentro de um líquido estacionário na placa perfurada ou acima do líquido estacionário no conjunto de placa perfurada.
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