BRPI0814394B1 - sistema de distribuição de fluido - Google Patents

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Daum Karl-Heinz
Rauser Wolf-Christoph
Schalk Wolfram
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Outotec Oyj
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Description

(54) Título: SISTEMA DE DISTRIBUIÇÃO DE FLUIDO (51) lnt.CI.: B01D 53/18; B01D 53/50; B01J 19/26; B01J 19/30; B01J 19/32 (30) Prioridade Unionista: 27/07/2007 DE 10 2007 035 639.2 (73) Titular(es): OUTOTEC OYJ (72) Inventor(es): KARL-HEINZ DAUM; WOLF-CHRISTOPH RAUSER; WOLFRAM SCHALK (85) Data do Início da Fase Nacional: 26/01/2010
Relatório Descritivo da Patente de Invenção para SISTEMA DE
DISTRIBUIÇÃO DE FLUIDO.
A presente invenção refere-se a um sistema para distribuição de um fluido, tal como, por exemplo, solventes orgânicos, água, solução salina aquosa, solução esterilizante ou ácidos, através de vedação estruturada ou aleatória, em que o fluido goteja do topo para o fundo, preferencialmente na contracorrente ou fluxo cocorrente com um gás contendo, por exemplo, SO3 ou substâncias insalubres, compreendendo pelo menos um dispositivo de distribuição, a partir do qual um fluido é introduzido através de aberturas em um canal distribuidor de modo que, abaixo das aberturas, um nível de fluido específico é obtido no canal distribuidor, em que o fluido é descarregado do canal distribuidor através de pelo menos uma fenda de saída de largura específica no terminal inferior do canal distribuidor até o leito vedado por meio de um dispositivo de orientação.
Em um sistema de irrigação conhecido do tipo tubo, uma pluralidade de tubos com diversos orifícios direcionados ascendentemente em um ângulo, através do qual o ácido é descarregado radialmente, se estende a partir de um tubo distribuidor principal. Através de placas defletoras fixadas aos tubos esses jatos são direcionados para baixo, penetrando no leito vedado.
Tais sistemas são usados, por exemplo, para a absorção contracorrente de SO3 ou vapor de água em ácido sulfúrico em uma torre de vedação. No cabeçote de, por exemplo, um recipiente cilíndrico, 0 ácido absorvente é uniformemente distribuído sobre a seção transversal do aparelho por meio de um sistema de irrigação e goteja através de um leito vedado do topo para o fundo. A partir do gás que flui contracorrente até o topo, o ácido gotejante absorve o SO3, e a concentração de ácido aumenta de forma correspondente, ou a água, através do qual o ácido é diluído. Em configurações padronizadas, o absorvente constitui uma torre de vedação construída por um aparelho de contrafluxo, cuja carcaça é dividida em três zonas: a parte inferior é formada pelo dreno com a saída do ácido, a parte mediana, por exemplo, contém o leito vedado em uma grade de sustentação, através da qual o ácido, que é uniformemente distribuído por um sistema de irrigação localizado no topo do leito, goteja em sentido descendente. A entrada do ácido até o sistema de irrigação e a saída do gás estão localizadas acima do leito vedado. Os notórios inconvenientes desses sistemas são a área reduzida de saída do gás, que leva a um aumento local indesejado da velocidade do gás e, portanto, promove o aprisionamento das gotas ou névoas do ácido.
A partir de US 2004/0182013 A1, um sistema distribuidor é conhecido, no qual o fluido é descarregado sem pressão a partir de uma pluralidade de aberturas na parede lateral de uma calha distribuidora aberta no topo, e é guiado até uma margem gotejante inferior por meio de uma estrutura de malha lateralmente curvada para baixo, em que a estrutura de malha é passada através de um canal distribuidor formando uma garganta. Este dispositivo, por um lado, envolve o problema do aprisionamento das gotas finas e das névoas do ácido e, por outro lado, os membros distribuidores individuais consistem em uma calha distribuidora e em uma estrutura de malha que têm uma exigência espacial elevadamente indesejável, o que leva à redução da área disponível para o fluxo de gás.
A partir de US 5.906.773 A, um filme de fluido controlado uniforme é conhecido, no qual o líquido é orientado a partir da calha distribuidora, que, em uma parede, inclui duas aberturas dispostas uma sobre a outra em uma distância, e que levam a um tubo de orientação vertical, sobre uma superfície defletora inclinada 5 na qual uma barreira é formada, e que deve promover uma distribuição de líquido adicional. O líquido, então, flui através de uma placa de orientação vertical 7 sobre a superfície de vedação da carga. À parte as necessidades espaciais desses membros distribuidores, existe ainda o problema do aprisionamento das gotas ou névoas do líquido.
Uma configuração similar de uma coluna de fluxo contrário é descrita em US 6.575.437 B2, no qual o líquido é passado na vedação como um filme e desprovido de pressão através de uma placa defletora disposta lateralmente em relação à calha distribuidora.
Nos tubos de distribuição conhecidos a partir de US 5.439.620
Α, ο líquido emerge das aberturas em sua superfície superior e flui através de superfícies de orientação fornecidas lateralmente nos tubos de distribuição, os quais possuem uma margem gotejante serrilhada, até a superfície da vedação. A distribuição uniforme desejada do líquido ao longo do comprimento dos tubos de distribuição não é garantida de forma positiva. Outra questão aqui é o controle exato da pressão para impedir o respingo do líquido a partir da abertura.
Um dos objetivos da presente invenção é obter uma melhor distribuição uniforme do fluido ao longo de toda a seção transversal da vedação acompanhada de um pequeno esforço construtivo, enquanto minimiza a quantidade de gotas ou névoa do fluido aprisionada com o fluxo de gás.
Em uma fábrica de acordo com a exposição acima mencionada, este objetivo é alcançado através do elemento distribuidor que constitui um conduto de pressão, a partir do qual o fluido é descarregado através de uma câmara basicamente ventilada, porém fechada, do canal distribuidor formado acima do nível do fluido, no qual se pode manter a pressão correspondente à pressão existente no recipiente que acomoda a vedação.
Dessa forma, é possível fazer com que as gotas ou névoas do fluido produzidas quando o fluido emerge dos bicos sejam aprisionadas em um canal distribuidor substancialmente fechado e não penetrem na fase gasosa. Como resultado, a velocidade do fluxo do gás pode ser aumentada, e o diâmetro da torre, pode ser reduzido, o que leva a uma economia em termos de custos. Uma descarga não uniforme do fluido a partir dos bicos é compensada pelo nível do fluido formado no canal distribuidor e pelo membro-guia contíguo ao longo de todo o comprimento do membro distribuidor. Como resultado, um filme uniforme de fluido controlado é orientado sobre a vedação.
Em um aspecto particularmente vantajoso da invenção, é fornecido que o canal distribuidor esteja próximo, em posição inferior, ao elemento distribuidor e sua largura não excede significativamente o diâmetro do elemento distribuidor. Dessa forma, a área livre na entrada do fluido da vedação da carga é maximizada para a passagem do gás que flui contra a cor4 rente. A entrada de ácido específica em proporção à vedação da carga por m2 é de até 10 vezes, preferencialmente, de 2 a 3 vezes, quando comparada com outros sistemas de aspersão.
Preferencialmente, os bicos do membro distribuidor se abrem para baixo no canal distribuidor em um ângulo acima do nível do fluido, de modo que os jatos do fluido colidem sobre uma parede lateral do canal distribuidor. Isso promove um suprimento mais uniforme do fluido ao longo do comprimento do canal distribuidor.
Para complementar o impedimento à geração de partículas ou névoas de fluido indesejáveis, o membro-guia, o qual, por exemplo, pode constituir uma placa-guia, se estende penetrando a vedação da carga, por exemplo, para baixo até uma profundidade de cerca de 100 mm.
Para que a distribuição uniforme do fluido, evitando uma transferência indesejada das partículas do ácido até o fluxo de gás, seja vantajosa, o nível do fluido no canal distribuidor é mantido entre cerca de 10 e 100 mm, preferencialmente entre cerca de 15 e 80 mm, acima da fenda de saída.
A largura da fenda de saída do canal distribuidor, por exemplo, reside entre cerca de 3 e 20 mm, preferencialmente entre cerca de 5 e 15 mm.
O elemento distribuidor usado, uma pluralidade dos quais pode ser disposta entre si por uma distância acima da vedação da carga, preferencialmente tem um diâmetro entre cerca de 30 e 300 mm, mais preferencialmente entre cerca de 50 e 250 mm.
Na prática, as condições operacionais, preferencialmente, são escolhidas de modo que uma pressão excedente entre cerca de 0,02 e 0,6 MPa (0,2 e 6 bar), preferencialmente entre cerca de 0,05 e 0,1 MPa (0,5 e 1) bar existam no elemento distribuidor.
De acordo com a invenção, um dispositivo de ventilação pode ser fornecido na câmara do canal distribuidor, a fim de evitar um aumento indesejável da pressão e o respingo do fluido para fora da fenda de saída.
Também é vantajoso quando o canal distribuidor é afunilado para baixo.
O sistema da invenção pode, por exemplo, ser usado em um reator, no qual o fluido goteja em uma vedação.
Outros objetivos, características, vantagens e possíveis aplicações da invenção podem ser admitidos a partir da descrição de uma modalidade e dos desenhos que se seguem. Todas as características descritas e/ou ilustram forma a matéria-objeto da invenção em si ou em qualquer combinação, também independente de sua inclusão nas reivindicações individuais ou em sua referência anterior.
Figura 1 mostra esquematicamente, a título de exemplo, uma seção vertical de um distribuidor de fluido disposto acima de uma vedação da carga, que consiste em um membro distribuidor, canal distribuidor e membro-guia, uma pluralidade das quais pode estar disposta a uma distância e paralelamente entre si para formar um sistema de aspersão completo, de acordo com a invenção.
Figura 2 mostra esquematicamente a vista de topo de uma torre vedada com o distribuidor de fluido, de acordo com a invenção.
O distribuidor de fluido mostrado no desenho inclui um membro distribuidor 1 constituindo um conduto de pressão tubular, o qual preferencialmente é disposto em paralelo à superfície de uma vedação PA. O membro distribuidor 1 precisa ser alimentado com o fluido que será distribuído ao longo da vedação PA, de modo que uma pressão excedente entre cerca de 0,02 e 0,6 MPa (0,2 e 6 bar), preferencialmente entre cerca de 0,04 e 0,4 MPa (0,4 e 4 bar), está presente no mesmo.
Sem um aumento na seção transversal, um canal distribuidor 2 toca o membro distribuidor 1 na direção descendente. Em sua parte baixa, o terminal afunilado 4, o canal distribuidor 2 tem um vão de saída 3 que se estende substancialmente ao longo de todo seu comprimento para que o fluido se acumule no canal distribuidor 2 até um nível FP, o qual por meio dos bicos 6 distribuídos doa longo do comprimento do membro distribuidor 1 é aspergido para o interior da câmara fechada 7 formada acima do nível do fluido FP e definida pelo mesmo e pelas paredes do canal distribuidor e do membro distribuidor. O sistema é operado de tal modo que o nível do fluido
FP é mantido entre o valor máximo FPmax (por exemplo, cerca de 100 mm) e um valor mínimo FPmin (por exemplo, cerca de 20 mm).
Os bicos 6 são dispostos em um ângulo, de modalidade que o jato do fluido primeiramente colida em uma parede lateral do canal distribuidor 2. Gotas ou névoas do fluido formado não podem ser transferidas até o gás do contrafluxo, mas são aprisionadas no nível do fluido e, a partir daí para o interior da câmara 7. Na figura, uma direção dos bicos é mostrada a título de exemplo: os bicos, naturalmente, também podem ser direcionados para a outra parede lateral. Uma posição alternativa do bico ou bicos duplos em diferentes direções também são possíveis. Do mesmo modo, os bicos não precisam estar dispostos radialmente, mas podem ser dispostos tangencialmente ou apontar para outras direções.
Na câmara 7, a pressão é mantida, o que corresponde, aproximadamente, à pressão na torre vedada. Por meio da configuração construtiva e das condições de pressão, é possível garantir que um filme fluido uniforme emerja do vão de saída 3 e uma inundação da vedação da carga PA seja evitada. Junto de seu terminal inferior, o membro-guia em forma de placa 5 contíguo abaixo do vão de saída 3 penetra a vedação da carga PA em cerca de 100 mm, por exemplo, de modo que uma formação indesejada de gotas ou névoas do fluido seja igualmente evitada neste ponto.
Em operação prática, o nível do fluido FP pode, por exemplo, residir entre cerca de 10 e 100 mm, preferencialmente entre cerca de 20 e 70 mm, a largura do vão de saída 3 pode residir entre cerca de 3 e 20 mm, preferencialmente entre cerca de 8 e 10 mm, e o diâmetro do membro distribuidor 1 pode residir entre cerca de 30 e 300 mm, preferencialmente entre cerca de 50 e 250 mm.
Para manter a pressão desejada na câmara 7, a mesma pode estar equipada com um dispositivo de ventilação e, de modo particularmente preferencial, com um conduto de abundância de fluxo, de modo que não é possível elevar a pressão, quando um volume excessivo de fluido é suprido.
A câmara ou suas paredes laterais podem ser configuradas diferentemente da figura 1, sem abandonar a idéia concreta da invenção, a sa7 ber, a descarga de um fluxo ligeiramente tumultuado a partir da câmara e passando o fluxo de fluido ligeiramente compacto para as cargas.
Em particular, as paredes podem apresentar uma forma simétrica, afunilada, reta ou especial. De modo análogo, o membro-guia 5 não precisa se projetar verticalmente até o plano de vedação, mas também pode ser anguloso. Ademais, é possível usar não um, mas uma pluralidade de vãos de saída e, em particular, ainda uma pluralidade de membros-guia que apontam para diferentes direções.
O vão de saída, do mesmo modo, não precisa ser inclinado, mas pode ser, em particular, aberto diretamente para baixo ou lateralmente.
Como mostra a figura 2 a título de exemplo, uma pluralidade de, nesse caso quatro, membros distribuidores 1 é fornecida, um ao lado do outro acima da vedação PA, para distribuir uniformemente o fluido acima de toda a seção transversal da torre. Os membros distribuidores 1 são supridos com ácido sulfúrico através de um conduto de suprimento comum 8.
Em um aspecto particular da invenção, os bicos 6 talvez não tenham um diâmetro ou uma forma uniforme, mas diferentes diâmetros, dependendo da distância a partir do conduto de suprimento.
Listagem de referência membro distribuidor canal distribuidor vão de saída terminal afunilado membro-guia bicos câmara conduto de suprimento
FP nível do fluido
PA vedação

Claims (11)

  1. REIVINDICAÇÕES
    1. Sistema para distribuição de um fluido, por exemplo, solventes orgânicos, água, solução salina aquosa, solução esterilizante ou ácidos, através de uma embalagem de carga (PA) ou alguma vedação estruturada
    5 distinta, em que o fluido goteja do topo para o fundo, preferencialmente na contracorrente ou no fluxo cocorrente junto de um gás contendo, por exemplo, SO3 ou substâncias insalubres, o dito sistema compreendendo:
    um recipiente que acomoda a embalagem (PA);
    ao menos um membro distribuidor (1) disposto acima da
    10 embalagem (PA);
    um distribuidor de canal (2) tendo uma câmara (7) basicamente ventilada, porém fechada, na qual se pode manter uma pressão correspondente à pressão existente no recipiente que acomoda a embalagem (PA), pelo menos uma fenda de saída (3) de largura específica no terminal
    15 inferior (4) e o membro-guia (5), sendo que o dito membro distribuidor (1) constitui um conduto de pressão, a partir do qual o fluido é introduzido através de aberturas em uma câmara (7) do canal distribuidor (2) em que, abaixo das aberturas, um nível de fluido específico (FP) seja obtido no canal distribuidor (2), em que o fluido
    20 é descarregado a partir do canal distribuidor (2) através da pelo menos uma fenda de saída (3) até a vedação da carga (PA), caracterizado pelo fato de que o dito membro distribuidor (1) compreende bicos (6) através dos quais o fluido é descarregado na câmara (7) do canal distribuidor (2) e
    25 que o canal distribuidor (2) é contíguo ao membro distribuidor na parte inferior (1) e sua largura não excede significativamente o diâmetro do membro distribuidor (1).
  2. 2. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que os bicos (6) do membro distribuidor (1) se abrem para baixo no
    30 canal distribuidor (2) em um ângulo acima do nível do fluido (FP).
  3. 3. Sistema, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o membro-guia (5) se projeta, por
    Petição 870180056330, de 29/06/2018, pág. 10/15 exemplo, para baixo e penetra na vedação (PA) de 100 mm.
  4. 4. Sistema, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que o membro-guia (5) constitui uma placa-guia, a qual, preferencialmente, se estende ao longo de todo o comprimento do canal
  5. 5 distribuidor (2).
    5. Sistema, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o sistema de distribuição é disposto de tal modo que o nível do fluido (FP) no canal distribuidor reside entre 10 e 100 mm, preferencialmente entre 15 e 80 mm, acima da fenda de saída (3).
    10
  6. 6. Sistema, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que a largura do vão de saída (3) reside entre 3 e 20 mm, preferencialmente entre 5 e 15 mm.
  7. 7. Sistema, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o membro distribuidor (1)
    15 preferencialmente tubular tem um diâmetro entre 30 e 300 mm, preferencialmente entre 50 e 250 mm.
  8. 8. Sistema, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que, o sistema de distribuição é disposto de modo que, durante a operação, uma pressão excedente entre 0,02 e 0,6
    20 MPa (0,2 e 6 bar), preferencialmente entre 0,05 e 0,1 MPa (0,5 e 1 bar), está presente no membro distribuidor (1).
  9. 9. Sistema, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que um meio de ventilação é fornecido na câmara (7) do canal distribuidor (2).
    25
  10. 10. Sistema, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o canal distribuidor (2) é afunilado para baixo.
  11. 11. Uso de um sistema, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, em um reator no qual o fluido goteja acima da vedação.
    Petição 870180056330, de 29/06/2018, pág. 11/15
    1/1
    PA
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