BRPI0911642B1 - dispositivo de distribuição de fluidos e seu usos e processos de separação em camada móvel simulada - Google Patents

dispositivo de distribuição de fluidos e seu usos e processos de separação em camada móvel simulada Download PDF

Info

Publication number
BRPI0911642B1
BRPI0911642B1 BRPI0911642A BRPI0911642A BRPI0911642B1 BR PI0911642 B1 BRPI0911642 B1 BR PI0911642B1 BR PI0911642 A BRPI0911642 A BR PI0911642A BR PI0911642 A BRPI0911642 A BR PI0911642A BR PI0911642 B1 BRPI0911642 B1 BR PI0911642B1
Authority
BR
Brazil
Prior art keywords
row
level
fluid
network
fact
Prior art date
Application number
BRPI0911642A
Other languages
English (en)
Inventor
Augier Frédéric
Original Assignee
Ifp Energies Now
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ifp Energies Now filed Critical Ifp Energies Now
Publication of BRPI0911642A2 publication Critical patent/BRPI0911642A2/pt
Publication of BRPI0911642B1 publication Critical patent/BRPI0911642B1/pt

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/02Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds
    • B01J8/04Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds the fluid passing successively through two or more beds
    • B01J8/0446Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds the fluid passing successively through two or more beds the flow within the beds being predominantly vertical
    • B01J8/0449Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds the fluid passing successively through two or more beds the flow within the beds being predominantly vertical in two or more cylindrical beds
    • B01J8/0453Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds the fluid passing successively through two or more beds the flow within the beds being predominantly vertical in two or more cylindrical beds the beds being superimposed one above the other
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D15/00Separating processes involving the treatment of liquids with solid sorbents; Apparatus therefor
    • B01D15/08Selective adsorption, e.g. chromatography
    • B01D15/10Selective adsorption, e.g. chromatography characterised by constructional or operational features
    • B01D15/14Selective adsorption, e.g. chromatography characterised by constructional or operational features relating to the introduction of the feed to the apparatus
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D15/00Separating processes involving the treatment of liquids with solid sorbents; Apparatus therefor
    • B01D15/08Selective adsorption, e.g. chromatography
    • B01D15/10Selective adsorption, e.g. chromatography characterised by constructional or operational features
    • B01D15/18Selective adsorption, e.g. chromatography characterised by constructional or operational features relating to flow patterns
    • B01D15/1814Selective adsorption, e.g. chromatography characterised by constructional or operational features relating to flow patterns recycling of the fraction to be distributed
    • B01D15/1821Simulated moving beds
    • B01D15/1842Simulated moving beds characterized by apparatus features
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D15/00Separating processes involving the treatment of liquids with solid sorbents; Apparatus therefor
    • B01D15/08Selective adsorption, e.g. chromatography
    • B01D15/10Selective adsorption, e.g. chromatography characterised by constructional or operational features
    • B01D15/22Selective adsorption, e.g. chromatography characterised by constructional or operational features relating to the construction of the column
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/02Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds
    • B01J8/04Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds the fluid passing successively through two or more beds
    • B01J8/0492Feeding reactive fluids
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/08Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with moving particles
    • B01J8/12Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with moving particles moved by gravity in a downward flow
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/08Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with moving particles
    • B01J8/12Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with moving particles moved by gravity in a downward flow
    • B01J8/125Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with moving particles moved by gravity in a downward flow with multiple sections one above the other separated by distribution aids, e.g. reaction and regeneration sections
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T137/00Fluid handling
    • Y10T137/8593Systems
    • Y10T137/87249Multiple inlet with multiple outlet

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Devices And Processes Conducted In The Presence Of Fluids And Solid Particles (AREA)
  • Feeding, Discharge, Calcimining, Fusing, And Gas-Generation Devices (AREA)

Abstract

dispositivo de distribuição de fluidos e seu usos e processos de separação em camada móvel simulada. a presente invenção refere-se a um dispositivo de distribuição e de coleta dos fluidos que devem alimentar uma coluna multiescalonada, apresentando uma sucessão de patamares, cada patamar sustentando uma camada de sólido granular (2) e sendo equipado com uma rede de distribuição desses fluidos constituído de condutos sensivelmente horizontais (6) que apresentam vários níveis de ramificação indo de 1 até a fileira n, o conjunto de condutos de fileira p à fileira n sendo aderentes ao plano de base do patamar considerado, e os condutos do último nível de ramificação n comunicando-se com caixas de mistura (8), dispostas imediatamente abaixo desse plano de base.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para DISPOSITIVO DE DISTRIBUIÇÃO DE FLUIDOS E SEU USOS E PROCESSOS DE SEPARAÇÃO EM CAMADA MÓVEL SIMULADA. DOMÍNIO DA INVENÇÃO [001] A presente invenção refere-se a um novo dispositivo de distribuição e de coleta de fluidos no meio de uma coluna multiescalonada, utilizando um escoamento desses fluidos em um meio de partículas sólidas, denominado meio granular.
[002] Denomina-se coluna multiescalonada uma coluna constituída de uma multiplicidade de patamares dispostas segundo um eixo sensivelmente vertical, cada patamar (dito patamar suporte) suportando uma camada de sólido granular, e as diferentes camadas sucessivas sendo atravessadas em série pelo(s) fluido(s) utilizado(s) na coluna. O fluido que atravessa essas camadas sucessivas é denominado fluido principal para distingui-lo de outros fluidos que podem ser acrescentados ao fluido principal por intermédio de patamares geralmente situados entre duas camadas sucessivas, e denominados patamares distribuidores.
[003] Cada camada de sólido granular é, em geral, alimentada por um patamar distribuidor situado a montante dessa camada.
[004] A presente invenção se refere aos patamares distribuidores.
[005] Na sequência do texto, quando se fala por abreviatura de patamares, trata-se de patamares distribuidores.
[006] Um patamar distribuidor compreende tipicamente uma rede de fornecimento ou de coleta de fluidos, dita rede de distribuição, e uma ou várias caixas de mistura destinadas a misturar o fluido injetado ou estirado por intermédio da rede de distribuição como fluido principal.
[007] O dispositivo, de acordo com a invenção, é composto de
Petição 870190110387, de 30/10/2019, pág. 4/26
2/15 vários patamares distribuidores cujas redes de distribuição são pelo menos parcialmente em contato com o meio granular.
[008] A invenção consiste essencialmente em posicionar a rede de distribuição de um patamar distribuidor o mais próximo possível pelo patamar suporte que suporta a camada granular de fileira P na coluna, visando alimentar a camada granular de fileira P+1. Esse posicionamento o mais próximo possível do patamar suporte permite minimizar os volumes mortos situados sob os condutos que constituem a rede de distribuição do patamar distribuidor considerado.
[009] A invenção comporta também a possibilidade de acrescentar à rede de distribuição calços que separam os condutos contíguos ao patamar distribuidor do meio granular ambiente.
[0010] A invenção permite aproximar um escoamento de tipo pistão no interior das camadas de partículas sólidas, e, portanto, otimizar os desempenhos de diferentes processos utilizados nesse tipo de coluna, como, por exemplo, a adsorção em camada móvel simulada (LMS).
EXAME DA TÉCNICA ANTERIOR [0011] Nos processos multiescalonados de tipo reatores ou colunas de separação, os dispositivos de distribuição utilizados podem ter várias funções como a injeção ou o estiramento de uma vazão de fluido no reator ou na coluna em um nível qualquer dessa coluna. É geralmente desejado que essa função de injeção ou de estiramento seja exercida de maneira equilibrada entre as diferentes regiões da seção de coluna.
[0012] Com efeito, a seção da coluna é geralmente dividida em um certo número de setores, cada setor devendo ser irrigado de maneira homogênea, em relação aos outros.
[0013] Isto necessitará da utilização de distribuidores de geometria particular, podendo atingir cada setor e liberando (ou coletando) uma
Petição 870190110387, de 30/10/2019, pág. 5/26
3/15 vazão aproximadamente igual sobre cada um dos setores, se estes forem de superfícies iguais. Se os setores forem superfícies diferentes, as vazões injetadas ou coletadas são aproximadamente proporcionais na superfície dos setores associados. Quando as colunas referidas são de tamanho considerável (entre 5 e 15 metros de diâmetro, por exemplo), redes recorrendo a condutos mais ou menos ramificados são frequentemente utilizadas para encaminhar os fluidos, a partir do exterior da coluna até diferentes patamares da coluna multiescalonada, depois a partir de um patamar determinado para cada um dos setores desse patamar.
[0014] Os patamares exercem também uma função de mistura entre o escoamento principal na coluna e o(s) fluxo(s) injetado(s) pela rede, de maneira a alimentar os patamares a jusante com um fluido de concentração homogênea.
[0015] Com referência aos processos de separação por adsorção em colunas multiescalonadas, de tipo cromatografia ou LMS, as patentes WO2006/027118A1, US2006/0108274 A1, EP0074815,
FR9309593 fornecem exemplos de configurações de redes de distribuição que alimentam os patamares posicionados com diferentes alturas na coluna.
[0016] As redes de distribuição podem ser bastante volumosas, e é comum que essas redes sejam posicionados na camada de sólido granular (catalisador ou adsorvente), a fim de minimizar o volume total da coluna.
[0017] A alternativa que consiste em integrar as redes nos patamares de distribuição pode ser também utilizada, mas ela necessita frequentemente da utilização de patamares mais volumosos, e o volume total da coluna é, então, mais importante que no caso, no qual a rede de distribuição é externa ao prato e introduzida no sólido granular abaixo ou acima da camada alimentada pela rede.
Petição 870190110387, de 30/10/2019, pág. 6/26
4/15 [0018] A escolha do tipo de rede de distribuição, do tamanho dos condutos e de sua posição deve responder a diferentes critérios:
- alimentar o patamar distribuidor de maneira equilibrada sobre o conjunto de sua seção;
- encaminhar os fluidos de maneira síncrona nas diferentes zonas do patamar, isto é, minimizar a distribuição de tempo de permanência na rede;
- utilizar uma rede com o menor volume possível, para maximizar o volume de sólido ativo;
- utilizar uma rede na qual as velocidades de fluidos são suficientemente baixas para prevenir riscos de vibração danificável na rede e no patamar.
[0019] Para respeitar esses diferentes critérios, redes de tamanho, às vezes, importante são utilizadas, e foi mostrado que o posicionamento das redes no meio mesmo do meio granular pode perturbar o escoamento na coluna. É, em particular, o caso nos processos que utilizam um sólido granular e nos quais um escoamento pistão é buscado.
[0020] Entende-se por escoamento pistão um escoamento no qual as velocidades são as mais homogêneas possíveis em direção e magnitude, a fim de minimizar a dispersão axial no equipamento considerado. É importante que esse objetivo seja, em particular, respeitado nos processos de separação em camada móvel simulada (LMS) recorrendo a uma ou várias colunas multiescalonadas. DESCRIÇÃO SUMÁRIA DAS FIGURAS [0021] A figura 1, segundo a técnica anterior, representa uma vista esquemática de uma parte de coluna multiescalonada, o escoamento dos fluidos sendo descendente.
[0022] A figura 2, segundo a técnica anterior, dá uma representação de uma rede de distribuição em ancinho.
Petição 870190110387, de 30/10/2019, pág. 7/26
5/15 [0023] A figura 3, segundo a técnica anterior, dá uma representação de uma rede de distribuição em tentáculos.
[0024] A figura 4, de acordo com a invenção, dá uma representação de uma rede de distribuição com sucessão de subdivisões ou ramificações múltiplas.
[0025] A figura 5A, segundo a técnica anterior, corresponde a uma vista detalhada da rede de distribuição na camada de sólido granular.
[0026] A figura 5B, segundo a técnica anterior, corresponde ao corte segundo AA da figura 5A, no caso de uma distância não nula entre a rede e o prato inferior, segundo a técnica anterior.
[0027] A figura 5C, de acordo com a invenção, corresponde ao corte AA as figura 5A no caso em que a rede é aderente ao prato distribuidor.
[0028] A figura 5D, de acordo com a invenção, corresponde ao corte AA da figura 5A, no caso em que a rede é aderente ao prato distribuidor, e, além disso, equipada com calços, permitindo eliminar os volumes mortos entre os condutos da rede e esse prato.
[0029] As figuras 6A, 6B, 6C, de acordo com a invenção, dão uma representação de diferentes aplicações da invenção.
[0030] A figura 7, de acordo com a invenção, corresponde a uma vista esquemática de uma parte de coluna multiescalonada, utilizando uma rede, de acordo com a invenção.
[0031] A figura 8A é uma visualização proveniente de uma simulação numérica do fenômeno de volume morto que a invenção permite diminuir.
[0032] A figura 8B é um gráfico que ilustra a diminuição da dispersão axial induzida pela invenção, sob sua forma de base (conduto aderente ao patamar) ou preferencial (conduto aderente com calço suplementar) no caso 2D de um conduto de 0,35 m de diâmetro em uma camada fixa de 1 metro de largura e 1 metro de altura.
Petição 870190110387, de 30/10/2019, pág. 8/26
6/15
DESCRIÇÃO SUMÁRIA DA INVENÇÃO [0033] O problema que procura resolver a presente invenção é aquele da melhoria do escoamento dos fluidos no interior de uma coluna que comporta uma multiplicidade de patamares, portando, cada um, uma camada de sólido granular, dita coluna multiescalonada.
[0034] A melhoria do escoamento no presente contexto significa que o escoamento se aproxima ao máximo de um escoamento pistão, isto é, um escoamento no qual a dispersão axial do fluido que atravessa as diferentes camadas sucessivas da coluna é a menor possível.
[0035] A coluna constitui globalmente um meio granular, e o fluido que circula entre os diferentes patamares é um líquido em escoamento descendente.
[0036] A presente invenção consiste em um conjunto de redes de distribuição dos fluidos que alimentam a coluna, uma rede de distribuição sendo afetada em cada um dos patamares dessa coluna, e sendo constituída de condutos sensivelmente horizontais (6) que apresentam vários níveis de ramificação que vão de 1 até a fileira N, o conjunto dos condutos da fileira P à fileira N (P compreendido entre 1 e N, limites incluídos) sendo aderentes ao plano de base do patamar considerado, e os condutos do último nível de ramificação N que se comunica com caixas de mistura (8) dispostas imediatamente abaixo desse plano de base.
[0037] De forma mais precisa, caso se anote com H a distância que separa a extremidade inferior de um conduto da rede, por um lado, do plano de base do patamar distribuidor imediatamente a jusante, por outro lado, diz-se que o conduto considerado é aderente ao prato distribuidor, caso H esteja compreendido entre 0 e um quarto de diâmetro do conduto considerado.
[0038] No caso geral em que a rede de distribuição apresenta
Petição 870190110387, de 30/10/2019, pág. 9/26
7/15 vários níveis de ramificação, anotam-se esses diferentes níveis de 1 a N, partindo do conduto principal anotado com 1 e indo até os condutos do último nível de ramificação, anotados com N.
[0039] A invenção consiste, portanto, no fato de uma parte pelo menos dos condutos, a partir de uma fileira de ramificação P até a última fileira de ramificação N, ser aderente ao prato distribuidor.
[0040] De maneira preferida, todos os condutos que constituem a rede, a partir da fileira 1 até a fileira N, são aderentes ao patamar distribuidor.
[0041] Nesse caso, diz-se que a rede é inteiramente aderente.
[0042] Em uma variante preferida, a invenção consiste, além disso, na utilização de calços dispostos sob uma parte pelo menos dos condutos que constituem a rede, e separando esses condutos do meio granular ambiente, a fim de minimizar a dispersão axial resultante da presença desses condutos no meio do meio granular.
[0043] A invenção consiste também em um processo de separação em camada móvel simulada recorrendo ao dispositivo, segundo a presente invenção, no qual a carga a separar é uma mistura qualquer de compostos aromáticos que tem de 7 a 9 átomos de carbono.
[0044] A invenção consiste também em um processo de separação em camada móvel simulado recorrendo ao dispositivo, segundo a presente invenção, no qual a carga a separar é uma mistura de normais e de isoparafinas.
[0045] Enfim, a invenção consiste em um processo de separação em camada móvel simulada recorrendo ao dispositivo, segundo a presente invenção, no qual a carga a separar é uma mistura de normais e de isoolefinas.
[0046] De maneira mais geral, qualquer processo, recorrendo a uma ou várias colunas multiescalonada(s) necessitando de um
Petição 870190110387, de 30/10/2019, pág. 10/26
8/15 sistema de distribuição de fluidos no nível de cada patamar ou de uma parte somente desses patamares que constituem a coluna, e notadamente os processos em camada móvel simulada, pode receber o dispositivo de distribuição dos fluidos, segundo a presente invenção. [0047] O fluido principal que atravessa esse dispositivo tem preferencialmente uma massa volúmica compreendida entre 600 e 950 kg/m3, e uma viscosidade compreendida entre 0,1 e 0,6 cPo. O cPo designa o centipoise, seja 10-3 kg/m.s.
[0048] Na maior parte dos casos, e com os fluidos referidos pelas aplicações do processo, o dispositivo, segundo a presente invenção, permite realizar um coeficiente de dispersão axial em qualquer ponto de uma camada da coluna inferior a 3 10-3 cm2/s.
DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO [0049] A presente invenção pode ser utilizada nos processos que utilizam um fluido que circula através de um meio granular dividido em uma pluralidade de camadas. O compartimento contendo a pluralidade de camadas é geralmente cilíndrico e constitui então uma coluna, mas a forma cilíndrica não é obrigatória, e outras formas são possíveis. Na sequência do texto, fala-se de coluna, independentemente da geometria dessa coluna.
[0050] A invenção se aplica, portanto, a uma coluna que possui várias camadas dispostas em série, essa coluna sendo dita multiescalonada. As camadas de sólido granular são separadas por patamares distribuidores, permitindo efetuar injeções ou estiramentos de diferentes fluidos no meio das camadas, e necessitando de um transporte desses fluidos a partir do exterior da coluna até o patamar, no caso de uma injeção de um fluido, e a partir do patamar até o exterior da coluna, no caso do estiramento de um fluido.
[0051] Os condutos de injeção ou de estiramento dos diferentes fluidos formam uma rede no nível de cada patamar distribuidor.
Petição 870190110387, de 30/10/2019, pág. 11/26
9/15 [0052] De maneira geral, um patamar distribuidor se intercala entre a camada de sólido granular imediatamente a montante desse prato distribuidor se intercala entre a camada de sólido granular imediatamente a jusante desse patamar.
[0053] A presente invenção se aplica, quando as redes de condutos utilizados estão pelo menos parcialmente imersas na camada de sólido granular imediatamente a montante no sentido anteriormente definido. Em outros termos, o patamar distribuidor que alimenta uma camada de fileira P se acha pelo menos em parte imerso no meio granular da camada de fileira P-1.
[0054] A figura 1, segundo a técnica anterior, representa esquematicamente uma parte de coluna (1) subdividida em uma multidão de camadas (2), cada uma das camadas (2) sendo constituída de uma camada fixa de partículas sólidas. A coluna é varrida por um escoamento principal descendente simbolizado pela seta escura descendente.
[0055] As camadas (2) são separadas por patamares distribuidores, cuja função é de poder estirar ou injetar uma vazão de fluido miscível no escoamento principal que vem da camada superior.
[0056] Um patamar distribuidor é geralmente subdividido em painéis (5) coletando o fluido que sai da camada imediatamente superior. A divisão do patamar em painéis é realizada, a fim de facilitar a função de mistura entre o fluido que sai da camada a montante do patamar e o fluido injetado no patamar. Cada painel (5) comporta uma grade superior (4) ou placa perfurada que suporta a camada superior, e um distribuidor (3) de fluido no fundo do painel para alimentar a camada de partículas situada a jusante desse patamar.
[0057] Esse distribuidor (3) pode ser constituído de uma grade ou de uma placa perfurada. Cada painel (5) é conectado a uma rede de alimentação em um ou vários ponto(s) de injeção. A rede de injeção
Petição 870190110387, de 30/10/2019, pág. 12/26
10/15 (6) alimenta uma câmara de injeção (8) disposta no próprio painel e comportando aberturas de maneira que a injeção ou o estiramento de fluido seja realizado no próprio painel.
[0058] Segundo a técnica anterior, a câmara de injeção (8) é geralmente colocada no interior do painel (5), tal como mostrado na figura 1. Ela pode, em certos casos, ser parcialmente imersa no meio do meio granular da camada situada a montante, colocando essa câmara sobre a grade superior (4).
[0059] A geometria dos painéis é geralmente concebida de maneira a realizar uma boa mistura entre o fluido principal que vem da camada superior e o fluido injetado pela rede, antes da distribuição nessa camada inferior. A qualidade da mistura e da distribuição dos fluidos depende em parte do recorte dos painéis e de seu número.
[0060] Numerosas variantes de recortes de patamares são possíveis.
[0061] Um patamar distribuidor é conectado à rede de distribuição / coleta composta de diferentes condutos, nos quais se pode distinguir pelo menos um conduto principal (6), e um conduto secundário (7). Outros condutos, que correspondem a níveis de ramificação mais elevados, três ou quatro, por exemplo, são possíveis, mas para a simplificação da presente descrição se limita a uma rede que comporta um conduto principal (6) e um conduto secundário (7).
[0062] De acordo com a técnica anterior, o conduto principal (6) é geralmente posicionado a uma distância (H) não nula em relação à grade suporte (4), embora os condutos secundários (7) tenham pelo menos um segmento sensivelmente vertical voltado para baixo, de maneira a ligar o conduto horizontal (6) ao painel (5) do patamar distribuidor.
[0063] A figura 2 é um exemplo de rede de condutos dito em ancinho, vista de topo.
Petição 870190110387, de 30/10/2019, pág. 13/26
11/15 [0064] Os painéis (5) dividem o patamar em setores paralelos tendo aproximadamente a mesma largura.
[0065] Os condutos secundários (7) são todos sensivelmente alinhados segundo uma direção comum correspondente ao comprimento (ou maior dimensão) dos painéis (5).
[0066] O conduto principal (6) é ligado aos condutos secundários (7) em diferentes pontos repartidos ao longo do conduto principal (6) e definindo, cada um, dos setores. Os condutos secundários (7) alimentam em sua extremidade as câmaras de injeção (8) que percorrem os pineis (5) na maior parte de seu comprimento.
[0067] A figura 3, segundo a técnica anterior, é um outro exemplo de rede de conduto, dito em tentáculos, vista de topo.
[0068] Os painéis (5) correspondem, no caso, a setores angulares.
[0069] O conduto principal (6) encaminha então o fluido do exterior para o centro da coluna, depois o reparte entre os diferentes condutos secundários (7) que irradiam a seção da coluna, segundo os diferentes setores angulares, via uma caixa de distribuição podendo ser circular conforme na figura 3.
[0070] A figura 4 é um outro exemplo de rede de conduto, utilizando várias subdivisões sucessivas da rede. O conduto principal (6) se divide em 2 condutos que eles próprios alimentam outros condutos secundários, formando assim uma rede com 3 níveis, em relação à figura 2, a rede apresenta um terceiro nível de ramificação correspondente às linhas (10). Cada linha (10) alimenta dois painéis (5) contíguos.
[0071] Essas diferentes configurações de rede são dadas a título ilustrativo, e a presente invenção pode se aplicar a qualquer tipo de rede. De maneira preferida, a presente invenção se aplica a uma rede com ramificações múltiplas, tal como aquele representado na figura 4.
[0072] A figura 5A corresponde a uma vista detalhada da rede, na
Petição 870190110387, de 30/10/2019, pág. 14/26
12/15 qual se vê uma parte de conduto secundário horizontal (7 h) não colada no prato, seguida após uma curva de uma outra parte vertical (7v) ligada ao patamar. A distância não anula, que separa a parte horizontal (7h) do conduto secundário do nível do patamar distribuidor (4) anotado com H.
[0073] A figura 5B representa um corte seguinte AA da figura 5A.
[0074] A figura 5C representa um corte seguinte AA no caso em que, segundo a invenção, os condutos da rede secundária são aderentes ao patamar associado. De acordo com a invenção, a distância H é igual a um quarto do diâmetro do conduto 7h.
[0075] A figura 5D representa um corte segundo AA no caso em que, segundo a invenção, os condutos secundários são aderentes ao patamar distribuidor (4) e, segundo uma variante preferida, separadas da camada granular por calços (9) que permitem não ter circulação de fluido abaixo dos condutos secundários, obstruindo o volume situado abaixo dos condutos da rede.
[0076] A figura 6 ilustra vários modos de realização da invenção. O objetivo é sempre minimizar o volume compreendido entre a rede e o patamar associado.
[0077] Segundo a figura 6a, podem-se utilizar dois calços, permitindo obstruir o volume de ambos os lados do conduto (7h).
[0078] Segundo a figura 6c, pode-se utilizar uma rede composta de condutos perfilados de fundo plano.
[0079] A figura 7 representa esquematicamente uma parte de coluna 1 subdividida em uma multidão de camadas granulares (2) contendo, cada um, uma camada fixa de partículas sólidas.
[0080] Na figura 7, a invenção é aplicada em sua variante preferida na qual os condutos principal (6) e os condutos secundários (7) são aderentes ao patamar, isto é, a distância H é nula.
[0081] De maneira mais geral, quando a rede compreende vários
Petição 870190110387, de 30/10/2019, pág. 15/26
13/15 níveis de ramificação indo de 1 a N, a invenção consiste em fazer com que uma parte das ramificações seja aderente ao patamar que suporta a camada considerada, e de maneira preferida que a totalidade das ramificações seja aderente ao patamar considerado.
[0082] Em certos casos em que essa condição é muito difícil de realizar, pode-se limitar a condição de aderência aos últimos níveis de ramificações que vão, por exemplo, de P a N, admitindo que os níveis de ramificações indo de 1 a P-1 sejam dispostos a uma altura H não nula acima do prato. Uma rede está de acordo com a presente invenção, desde que o último nível de ramificação pelo menos seja aderente ao patamar.
EXEMPLO [0083] O interesse da invenção foi colocado em evidência por uma série de cálculos hidrodinâmicos realizados em uma configuração bidimensional reportada na figura 8A sobre a qual se representou diferentes elevações de um conduto em relação ao plano de base do patamar distribuidor. As diferentes zonas cinzas correspondem aos níveis de recirculação do fluido que atravessa a camada granular. Em particular, a zona escura sob o conduto corresponde a uma zona morta, isto é, uma zona de recirculação máxima.
[0084] Procura-se, ao contrário, obter um escoamento tanto pistão quanto possível, isto é, sem recirculação.
[0085] A configuração estudada consiste em uma camada granular de dimensão (1 m de altura) x (1m de largura), a terceira dimensão, ou comprimento, sendo considerada como muito maior que a altura e a largura.
[0086] Os grãos que constituem a camada granular são esféricos não porosos de diâmetro 0,6 mm e definem uma porosidade intersticial de 32 %.
[0087] Um conduto de comprimento de 3 metros, de diâmetro de
Petição 870190110387, de 30/10/2019, pág. 16/26
14/15
0,25 m é introduzido no meio da camada de partículas. A distância (H) entre o ponto baixo (ou extremidade inferior) do conduto e o fundo da camada (ou patamar inferior) varia entre 0 e 0,65 m.
[0088] O caso em que o conduto é aderente ao patamar inferior, (H = 0) com presença de calço (9) sob o conduto corresponde à figura 5D.
[0089] Um escoamento de água à temperatura ambiente é simulado na direção descendente, através da camada granular. O perfil de velocidade do líquido é plano na entrada de camada.
[0090] O escoamento foi simulado segundo um modelo de escoamento em meio poroso denominado modelo de BrinkmanForchheimer, cujos detalhes podem ser encontrados, por exemplo, no artigo de F.Benyahia On the modelling of floow in packed bed systems. Part. Sci. Tech. 22 (2004) 367-378.
[0091] A dispersão axial resultante das diferentes configurações testadas é medida pelo coeficiente de dispersão axial Dax em cm2/s.
[0092] A evolução de Dax em função da distância ou altura (H) que separa o conduto do nível do patamar inferior é reportada na figura 8B.
[0093] Aparece muito nitidamente na figura 8B que o coeficiente de dispersão axial Dax diminui, quando se aproxima o conduto do nível do patamar, passando de um valor de aproximadamente 3 10-3a 2 10-3 cm2/s.
[0094] A altura H é medida em relação à extremidade inferior do conduto.
[0095] Os dois pontos anotados em branco na figura 8 B correspondem à invenção. Os outros pontos anotados em escuro na figura 8 B correspondem à técnica anterior.
[0096] Colocando o conduto no nível do patamar inferior, o coeficiente de dispersão axial Dax atinge um valor mínimo de 2 10-3
Petição 870190110387, de 30/10/2019, pág. 17/26
15/15 cm2/s.
[0097] Colocando-se, além disso, calços laterais que separam o conduto do meio granular e visando a diminuir ainda os volumes mortos sob o conduto, a dispersão axial é ainda diminuída e passa de 2 10-3 a 1,2 10-3 cm2/s.

Claims (11)

  1. REIVINDICAÇÕES
    1. Dispositivo de distribuição de fluidos, caracterizado pelo fato de que compreende uma coluna multiescalonada que apresenta uma sucessão de patamares distribuidores, cada patamar sustentando uma camada de sólido granular, cada patamar apresentando um plano de base definido pela parte superior do patamar sustentando a camada de sólido granular e que apresenta caixas de mistura (8) dispostas imediatamente abaixo desse plano de base, e cada patamar sendo equipado com uma rede de distribuição de fluidos, a dita rede compreendendo condutos horizontais (6, 7, 10) acima do plano de base do patamar, os ditos condutos apresentando um diâmetro para carrear os ditos fluidos, e os ditos condutos apresentando vários níveis de ramificação que se comunicam com as caixas de mistura nos patamares distribuidores, o número de ramificações indo de 1 até fileira N, os condutos da fileira P à fileira N, P sendo selecionado de 1 a N, sendo aderentes ao plano de base do patamar considerado, aderente significando que, com H denotando a distância que separa a extremidade inferior do conduto horizontal da rede do plano de base do patamar distribuidor com o qual o conduto de ramificação está em comunicação com o fluido, H está compreendido entre 0 e um quarto de diâmetro do conduto considerado.
  2. 2. Dispositivo de distribuição de fluidos, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que todos os condutos (6, 7, 10) que constituem a rede de distribuição da fileira 1 à fileira N são aderentes ao plano de base do patamar considerado.
  3. 3. Dispositivo de distribuição de fluidos, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que o patamar é dividido em M setores que tem a forma de painéis meridianos de mesma largura, cada setor sendo atingido por pelo menos um terminal de fileira N da rede de distribuição.
    Petição 870190110387, de 30/10/2019, pág. 19/26
    2/3
  4. 4. Dispositivo de distribuição de fluidos, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que o patamar é dividido em M setores angulares iguais, cada setor sendo atingido por pelo menos um terminal de fileira N da rede de distribuição, em que um conduto principal (6) conduz o fluido do exterior para o centro da coluna, depois distribui o fluido entre vários condutos secundários (7) que se irradiam através da seção da coluna de acordo com os M setores angulares.
  5. 5. Dispositivo de distribuição de fluidos, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que uma parte pelo menos dos condutos (6, 7, 10) da rede que vai da fileira P à fileira N é munida de calços (9) permitindo obstruir o volume situado abaixo desses condutos.
  6. 6. Dispositivo de distribuição de fluidos, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que a totalidade dos condutos (6, 7, 10) que constituem a rede vai da fileira 1 à fileira N é munida de calços (9), permitindo obstruir o volume localizado abaixo desses condutos.
  7. 7. Uso do dispositivo, como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que um processo de separação em camada móvel simulada no qual a carga a separar é uma mistura qualquer de compostos aromáticos tendo de 7 a 9 átomos de carbono.
  8. 8. Uso do dispositivo, como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que um processo de separação em camada móvel simulada, no qual a carga a separar é uma mistura qualquer de compostos aromáticos tendo de 7 a 9 átomos de carbono.
  9. 9. Uso do dispositivo, como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que um processo de
    Petição 870190110387, de 30/10/2019, pág. 20/26
    3/3 separação em camada móvel simulada, no qual a carga a separar é uma mistura de normais e de iso-olefinas.
  10. 10. Processo de separação em camada móvel simulada, que recorre ao dispositivo, como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que o fluido principal que atravessa esse dispositivo apresenta uma massa volumétrica compreendida entre 600 e 950 kg/m3 e uma viscosidade compreendida entre 0,1 e 0,6 cPo.
  11. 11. Processo de separação em camada móvel simulada, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que o coeficiente de dispersão axial em qualquer ponto de uma camada da coluna é inferior a 3 10-3 cm2/s.
BRPI0911642A 2008-04-25 2009-03-24 dispositivo de distribuição de fluidos e seu usos e processos de separação em camada móvel simulada BRPI0911642B1 (pt)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR0802351A FR2930454B1 (fr) 2008-04-25 2008-04-25 Systeme de distribution et de collecte des fluides dans une colonne multietagee
FR0802351 2008-04-25
PCT/FR2009/000320 WO2009133254A1 (fr) 2008-04-25 2009-03-24 Systeme de distribution et de collecte des fluides dans une colonne multi etagee

Publications (2)

Publication Number Publication Date
BRPI0911642A2 BRPI0911642A2 (pt) 2018-05-29
BRPI0911642B1 true BRPI0911642B1 (pt) 2020-04-07

Family

ID=39967610

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
BRPI0911642A BRPI0911642B1 (pt) 2008-04-25 2009-03-24 dispositivo de distribuição de fluidos e seu usos e processos de separação em camada móvel simulada

Country Status (9)

Country Link
US (1) US8641906B2 (pt)
JP (1) JP5264992B2 (pt)
KR (2) KR101706782B1 (pt)
CN (1) CN102036729B (pt)
BR (1) BRPI0911642B1 (pt)
FR (1) FR2930454B1 (pt)
SA (1) SA109300239B1 (pt)
TW (1) TWI449565B (pt)
WO (1) WO2009133254A1 (pt)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2961112B1 (fr) * 2010-06-09 2013-09-13 Inst Francais Du Petrole Dispositif de distribution des fluides dans une colonne a lit mobile simule presentant un degre d'immersion limite au sein du lit granulaire.
FR3065173B1 (fr) * 2017-04-12 2020-06-26 IFP Energies Nouvelles Nouveau dessin des canaux de collecte et de distribution pour un procede de separation en lit mobile simule utilisant n-colonnes en serie
FR3072885B1 (fr) * 2017-10-27 2019-11-15 IFP Energies Nouvelles Nouveau systeme de distribution par panneaux meridiens pour un procede de separation en lit mobile simule utilisant n-colonnes en serie
FR3095351B1 (fr) * 2019-04-25 2022-06-24 Ifp Energies Now Dispositif de distribution par panneaux méridiens avec séparation des réseaux de collecte
CN110787485B (zh) * 2019-11-14 2021-05-14 南昌航空大学 一种制备6n级氯化钙溶液的方法

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US684412A (en) * 1901-07-10 1901-10-15 James Verner Scaife Filter-strainer.
US4378292A (en) * 1981-09-11 1983-03-29 Uop Inc. Fixed bed multiple zone fluid-solids contacting apparatus
FR2708480B1 (fr) * 1993-08-02 1996-05-24 Inst Francais Du Petrole Distributeur-mélangeur-extracteur de fluide monophasique pour lits de solides granulaires.
FR2719233B1 (fr) * 1994-04-28 1996-07-19 Inst Francais Du Petrole Procédé de séparation en lit mobile simulé à débit de recyclage constant.
AR004048A1 (es) * 1995-10-20 1998-09-30 Inst Francais Du Petrole Un dispositivo para distribuir, mezclar, y/o extraer varios fluidos en procesos de cromatografia y una columna cromatrografica que utiliza dicho dispositivo
FR2740052B1 (fr) * 1995-10-20 1997-12-19 Inst Francais Du Petrole Dispositif de collecte et de distribution d'un fluide principal pour minimiser les differences de temps de parcours
FR2782657B1 (fr) * 1998-09-02 2000-09-29 Inst Francais Du Petrole Systeme distributeur-collecteur de fluides et son procede
JP2002060760A (ja) * 2000-08-15 2002-02-26 Uop Llc オレフィン炭化水素分離方法
JP4354274B2 (ja) * 2001-07-19 2009-10-28 ウェザーフォード/ラム インコーポレーテッド 分散/捕集システム
FR2870751B1 (fr) * 2004-05-25 2006-08-04 Inst Francais Du Petrole Procede et dispositif perfectionne de separation en lit mobile simule
US7314551B2 (en) * 2004-11-19 2008-01-01 Uop Llc Flow distribution apparatus
FR2907021B1 (fr) * 2006-10-16 2009-02-06 Inst Francais Du Petrole Procede et dispositif de separation en lit mobile simule a nombre de vannes de grand diametre reduit

Also Published As

Publication number Publication date
TWI449565B (zh) 2014-08-21
BRPI0911642A2 (pt) 2018-05-29
TW201002409A (en) 2010-01-16
KR101706782B1 (ko) 2017-02-14
KR20100135826A (ko) 2010-12-27
JP5264992B2 (ja) 2013-08-14
SA109300239B1 (ar) 2014-04-08
KR20160036079A (ko) 2016-04-01
US20110108145A1 (en) 2011-05-12
FR2930454B1 (fr) 2010-11-19
CN102036729B (zh) 2016-01-20
CN102036729A (zh) 2011-04-27
FR2930454A1 (fr) 2009-10-30
JP2011518665A (ja) 2011-06-30
US8641906B2 (en) 2014-02-04
WO2009133254A1 (fr) 2009-11-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
BRPI0911642B1 (pt) dispositivo de distribuição de fluidos e seu usos e processos de separação em camada móvel simulada
PT1812132E (pt) Aparelho de distribuição de fluido
FI3586609T3 (fi) Viljelylaite, monikerroksinen kolmiulotteinen viljelyjärjestelmä ja kasvitehdas istutusjärjestelmä
CN101703911B (zh) 可使每级停留时间相等的多级塔中的新型分配和收集系统
ES2381252T3 (es) Nuevo sistema de distribución y de recogida de los fluidos en una columna multietapa que consta de un rompechorros
CN102698672B (zh) 一种微流体反应器
BR112019021074B1 (pt) Dispositivo de distribuição dupla de líquidos, embarcação ou suporte flutuante e método para distribuir líquido usando um dispositivo de distribuição dupla de líquidos
CN207318635U (zh) 绝缘子淋雨试验的喷水装置
CN108686590A (zh) 使用串联的n个塔的模拟移动床分离方法的收集和分布通道的新颖构思
CN207153756U (zh) 一种可抽拉试管架
CN106345141B (zh) 一种色谱柱架
US20110056880A1 (en) System for stiffening the plates of a large-diameter multi-stage column
CN209120752U (zh) 蔬菜根系发育试验水肥收集装置
KR102590857B1 (ko) 세포 배양 장치
CN208574667U (zh) 一种新型树脂管架
CN110246406A (zh) 一种用于飞机管路施工模拟的台架

Legal Events

Date Code Title Description
B06F Objections, documents and/or translations needed after an examination request according [chapter 6.6 patent gazette]
B06T Formal requirements before examination [chapter 6.20 patent gazette]

Free format text: O DEPOSITANTE DEVE RESPONDER A EXIGENCIA FORMULADA NESTE PARECER EM ATE 60 (SESSENTA) DIAS, A PARTIR DA DATA DE PUBLICACAO NA RPI, SOB PENA DO ARQUIVAMENTO DO PEDIDO, DE ACORDO COM O ARTIGO 34, INCISO II, DA LPI, POR MEIO DO SERVICO DE CODIGO 206.PUBLIQUE-SE A EXIGENCIA (6.20).

B07A Application suspended after technical examination (opinion) [chapter 7.1 patent gazette]
B06A Patent application procedure suspended [chapter 6.1 patent gazette]
B09A Decision: intention to grant [chapter 9.1 patent gazette]
B16A Patent or certificate of addition of invention granted [chapter 16.1 patent gazette]

Free format text: PRAZO DE VALIDADE: 10 (DEZ) ANOS CONTADOS A PARTIR DE 07/04/2020, OBSERVADAS AS CONDICOES LEGAIS.