BRPI1013709B1 - estágio de contato para um aparelho para realizar contato vapor-líquido em co-corrente, aparelho para realizar o contato vapor-líquido em co-corrente, e, método para contatar as correntes de líquido e vapor - Google Patents

Description

(54) Título: ESTÁGIO DE CONTATO PARA UM APARELHO PARA REALIZAR CONTATO VAPORLÍQUIDO EM CO-CORRENTE, APARELHO PARA REALIZAR O CONTATO VAPOR-LÍQUIDO EM COCORRENTE, E, MÉTODO PARA CONTATAR AS CORRENTES DE LÍQUIDO E VAPOR (51) Int.CI.: C10G 31/00; C10G 11/00; B01J 10/00 (30) Prioridade Unionista: 31/03/2009 US 12/414,924 (73) Titular(es): UOP LLC (72) Inventor(es): THOMAS C. HELDWEIN; JOSEPH AGNELLO; AARON J. MUCK; ZHANPING XU; BRIAN J. NOWAK (85) Data do Início da Fase Nacional: 30/09/2011 “ESTÁGIO DE CONTATO PARA UM APARELHO PARA REALIZAR CONTATO VAPOR-LÍQUIDO EM CO-CORRENTE, APARELHO PARA REALIZAR O CONTATO VAPOR-LÍQUIDO EM CO-CORRENTE, E, MÉTODO PARA CONTATAR AS CORRENTES DE LÍQUIDO E

VAPOR”

CAMPO DA INVENÇÃO

A invenção diz respeito aos estágios de contato para os aparelhos para realizar contato vapor-líquido tal como na destilação fracionária ou outras operações de transferência de massa e/ou calor. A invenção mais específicamente diz respeito às melhorias na construção de tais estágios de contato para melhor integridade estrutural e facilidade de instalação.

DESCRIÇÃO DA TÉCNICA RELACIONADA

Os aparelhos de contato vapor-líquido, tais como bandejas de fracionamento e recheios, são utilizados para realizar uma ampla variedade de separações, particularmente nas indústrias de petróleo e petroquímicas. As bandejas de fracionamento, por exemplo, são usadas para separar os hidrocarbonetos em frações tendo uma volatilidade relativa ou ponto de ebulição similares. Estas frações incluem produtos brutos derivados de óleo do processamento de refino de petróleo e petroquímico, tais como nafta, combustível diesel, LPG, e polímeros. Em alguns casos, as bandejas são usadas para separar compostos específicos de outros da mesma classe química ou funcional, por exemplo, alcoóis, éteres, alquilaromáticos, monômeros, solventes, compostos inorgânicos, etc. As bandejas também são usadas no processamento de gases e nas operações de separação por absorção. Uma ampla variedade de bandejas e outros aparelhos de contato tendo diferentes vantagens e desvantagens foram desenvolvidas.

As bandejas de fracionamento e recheios são as formas predominantes de aparelhos de contato vapor-líquido convencionais usados nos aparelhos de destilação, por exemplo, nas aplicações descritas acima. No caso das bandejas, uma coluna de fracionamento típica utilizará de 10 a 250 destes aparelhos de contato, dependendo do caso da separação (com relação à diferença de volatilidade) e pureza de produto desejada. Muitas vezes a estrutura de cada bandeja na coluna é similar, mas também é conhecido que as estruturas podem diferir (por exemplo, alternar) com relação às bandejas verticalmente adjacentes. As bandejas são montadas horizontalmente, normalmente em uma distância vertical uniforme com relação às bandejas adjacentes, indicadas como o espaçamento da bandeja da coluna. Esta distância, contudo, pode variar em diferentes seções da coluna. As bandejas são muitas vezes suportadas por anéis fundidos à superfície intema da parede coluna.

A destilação fracionaria tem sido tradicionalmente conduzida em aparelhos de contato de fluxo cruzado ou de contracorrente tendo um fluxo líquido a jusante geral e fluxo de vapor a montante. Em algum ponto do aparelho aas fases de vapor e líquida são colocadas em contato para permitir que as fases de vapor e líquidas troquem componentes e obtenham, ou se aproximem tão próximas quanto possível, do equilíbrio de vaporlíquido um com o outro. O vapor e o líquido são depois separados, movidos em suas respectivas direções, e comunicados novamente com outra quantidade do fluido apropriado em um estágio diferente. Em muitos aparelhos de contato vapor-líquido convencionais, o vapor e o líquido são comunicados em um arranjo de fluxo cruzado em cada estágio. Um aparelho alternativo se difere dos sistemas de contato de múltiplos estágios tradicionais em que enquanto o fluxo geral no aparelho continua ser contracorrente, cada estágio do contato atual entre as fases de líquido e vapor é pelo menos parcíalmente realizado em uma zona de transferência de massa co-corrente.

Durante os processos de destilação fracionária usando as bandejas convencionais, o vapor gerado no fundo da coluna se eleva através de um grande número de pequenas perfurações espalhadas por toda área de plataforma da bandeja, que suporta uma quantidade de líquido. A passagem do vapor através do líquido gera uma camada de bolhas indicado como uma espuma. A alta área de superfície da espuma ajuda a estabelecer um equilíbrio composicional entre as fases de vapor e líquida na bandeja. A bandeja é depois deixada separar em vapor e líquido. Durante o contato vapor-líquído, o vapor perde menos material volátil para o líquido e deste modo se toma levemente mais volátil na medida em que esse passa a montante através de cada bandeja. Simultaneamente, a concentração de menos compostos voláteis no líquido aumenta ao passo que o líquido se move a jusante de bandeja a bandeja. O líquido separa da espuma e viaja a jusante para a próxima bandeja inferior. Esta formação de espuma contínua e separação de vapor-líquido são realizadas em cada bandeja. Os aparelhos de contato vapor-líquido, portanto, realizam as duas funções de comunicar o vapor que se eleva com líquido e depois permitir que as duas fases separem to e fluam em direções diferentes. Quando as etapas são realizadas em um número adequado de vezes em diferentes bandejas, os múltiplos estágios de equilíbrio da separação podem ser obtidos, levando à separação eficaz dos compostos químicos com base na sua volatilidade relativa.

Muitos tipos diferentes de aparelhos de contato vapor-líquido incluindo recheios e bandejas foram desenvolvidos em uma tentativa de melhorar tais separações. Os diferentes aparelhos tendem a ter diferentes vantagens. Por exemplo, as bandejas de tubos de decida múltiplos possuem altas capacidades de vapor e líquido e a capacidade de funcionar de maneira eficaz em uma faixa significante de taxas de operação. Os recheios estruturados tendem a ter uma baixa queda de pressão, os tomando úteis em operações de baixa pressão ou vácuo. As plataformas perfuradas são aparelhos de contato eficazes, mas podem causar a alta queda de pressão em uma coluna, especialmente quando usadas em uma área de plataforma relativamente pequena, mesmo se a área aberta de fracionamento é alta. Dois parâmetros importantes usados para avaliar o desempenho de qualquer aparelho de contato vapor-líquido são capacidade e eficácia. Ambas, contudo, podem ser comprometidas se a má distribuição do líquido ou vapor ocorre em um aparelho de contato vapor-líquido. A má distribuição do líquido ou vapor tem uma tendência de propagar de um estágio para o outro, reduzindo a capacidade e eficácia do aparelho como um todo.

Os exemplos particulares de aparelhos de contato vaporlíquido conhecidos incluem, por exemplo, aqueles descritos na US 6.682.633 para o contato co-corrente do vapor e do líquido em várias unidades estruturais que são colocadas em camadas horizontais. A US 5.837.105 e a US 6.059.934 relacionada divulgam um bandeja de fracionamento tendo seções de contato co-corrente múltiplas espalhadas por toda a bandeja.

Outros dispositivos e aparelhos que incorporam estes dispositivos, que recorrem ao assunto divulgado acima e outras considerações, são descritos na US 7.424.999, aqui incorporados por referência. Estes dispositivos são módulos de contato em estágios horizontais e diferem de uma construção semelhante à bandeja convencional. Os módulos de um estágio são rotacionados para ser não paralelos com relação aos módulos de um estágio inferior, um estágio superior, ou ambos. Os módulos de contato incluem pelo menos um distribuidor de líquido (ou duto descendente) e um separador de vaporlíquido (ou aparelho que remove vapor) que juntos definem um volume de contato, a saber, um canal de fluxo em co-corrente. O vapor ascendente entra no volume de contato e leva consigo o líquido que é descarregado do distribuidor de líquido. O vapor ascendente e os líquido s levados juntos são carregados de maneira co-corrente no volume de contato para o aparelho que remove vapor, que particiona ou separa o vapor e líquido tal que estas correntes podem ser separadamente fluidas a montante e a jusante, respectivamente, após o contato. O líquido que sai do aparelho que remove vapor flui em um recipiente de recebimento e é depois direcionado a montante através de um duto. Cada um dos dutos associados com um recipiente de recebimento único direcionam o líquido em um duto descendente separado de um estágio de contato inferior. O vapor que sai do aparelho que remove vapor flui para um volume de transferência fluida acima do recipiente de recebimento e depois no volume de contato de um estágio de contato superior.

As desenevoadoras e os dutos descendentes entre estes, deste modo cooperam para formar um ou mais módulos de contato co-corrente de um dado estágio de contato. Estas desenevoadoras e os ângulos de baixo são, em geral, estruturas alongadas que se estendem através das porções de uma seção cruzada particular, em geral circular, de um aparelho de contato vapor-líquido. Para um dado estágio de contato, os módulos de contato cocorrentes, juntos com os recipientes de recebimento que separam estes módulos, são normalmente arranjados para cobrir a seção cruzada inteira. A fabricação destes estágios de contato, portanto, envolvem várias considerações associadas com a fácil instalação, construção padronizada das partes, e integridade estrutural suficiente para evitar o movimento e/ou separação entre as partes no decorrer do serviço sob temperaturas pressões variadas. As melhorias nos estágios de contato tais como estas, especialmente com relação à sua fabricação e instalação, estão sendo continuamente pensadas.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

A presente invenção é associada com a descoberta de estágios de contato aprimorados, que incluem um ou mais módulos de contato cocorrentes individuais, para realizar o contato vapor-líquido. Os módulos de contato co-correntes de interesse particular são aqueles em que (i) o líquido que flui a jusante, que sai de um duto descendente que recebe o líquido de um duto de um recipiente de recebimento de um estágio superior, e (ii) vapor que flui a montante, que sai de uma saída do aparelho que remove vapor de um estágio inferior, são ambos descarregados nos canais de fluxo em co-correntes. A invenção, portanto, se aplica aos aparelhos de contato vapor-líquido co-correntes com estágios não paralelos e estruturas para transferir o líquido de um estágio para o estágio inferior seguinte sem reduzir a capacidade de manuseio do líquido. Tais aparelhos fornecem um uso eficaz de espaço em coluna para o fluxo de contato de fluidos, de modo a obter alta capacidade, alta eficácia, e baixa queda de pressão.

A fabricação de tais estágios de contato é melhorada usando um ou mais intensificadores estruturais, preferivelmente uma combinação de intensificadores, para obter uma rigidez significantemente melhorada entre as várias partes e deste modo evita o movimento/separação destas partes. Isto reduz a possibilidade do vazamento de fluidos, e consequentemente o desvio de vapor e/ou líquido, através estágio de contato, que pode enfim, reduzir a eficácia da separação de vapor-líquido para que um dado aparelho de contato co-corrente é indicado obter. Os aspectos particulares da invenção pertencem à maneira em que as partes do estágio de contato, incluindo as desenevoadoras, dutos descendentes, e os recipientes de recebimento são instalados e/ou presos. Os benefícios significantes na instalação e a integridade estrutural resultante dos estágios de contato, como aqui descritos, podem resultar de vários intensificadores estruturais agindo em combinação.

Os aspectos da invenção, portanto, dizem respeito aos aparelhos de contato vapor-líquido co-correntes de alta capacidade e alta eficácia para o uso nas colunas de fracionamento e outros processos de contato vapor-líquido. Tais aparelhos geralmente compreendem uma pluralidade estágios de contato, cada um compreendendo várias partes ou elementos que devem ser fabricadas tal que possam ser instaladas em um espaço confinado, por exemplo, em um recipiente cilíndrico de um aparelho de contato, e em uma maneira segura cobrindo uma seção transversal do recipiente. A invenção é, portanto, amplamente direcionada aos estágios de contato aprimorados para os aparelhos de contato co-correntes, em que os dutos descendentes, desenevoadoras, e recipientes de recebimento sao presos de uma maneira lacradora ou substancialmente lacradora que minimiza ou previne o desvio, ou passagem do vapor e/ou líquido através do estágio de contato sem contato entre estas duas fases.

De acordo com uma forma de realização, a presente invenção é direcionada a um estágio de contato para um aparelho para realizar o contato vapor-líquido co-corrente. O estágio de contato compreende um par de séries de desenevoadoras sendo espaçadas separadamente e compreendendo uma pluralidade de unidades desembaçadoras individuais tendo fíanges de conexão que se estendem acima das superfícies de topo das unidades desembaçadoras. O estágio de contato também compreende um par de recipientes de recebimento em lados alternados das séries de desenevoadoras espaçados separadamente, com um recipiente de recebimento em um lado de cada série de desenevoadoras que é oposto ao lado adjacente ao espaço através do qual um duto descendente comum se estende. O duto descendente se estende entre as séries de desenevoadoras e define, com as superfícies de entrada das unidades desembaçadoras, um par de canais de fluxo em co-correntes, cada um estando em um lado oposto do duto descendente. A saída do duto descendente é normalmente posicionada de maneira central entre, e/ou em comunicação fluida com ambos os canais de fluxo em co-correntes.

Em uma forma de realização representativa, todas as unidades desembaçadoras da mesma série de desenevoadoras (do par de séries de desenevoadoras) possuem superfícies de saída superiores para o mesmo recipiente de recebimento (do par de recipientes de recebimento). De maneira similar, as superfícies de entrada de todas as unidades desembaçadoras da mesma série de desenevoadoras podem estar em comunicação fluida com o mesmo canal de fluxo em co-corrente. Desta maneira, o duto descendente, as séries de desenevoadoras, e os canais de fluxo em co~correntes definidos entre estes fornecem um módulo de contato co-corrente de um dado estágio de contato. Em geral, os aparelhos de contato vapor-líquido aqui descritos utilizarão estágios de contato múltiplos, cada um tendo uma pluralidade de módulos de contato co-correntes, que são frequentemente arranj ados em paralelo (isto é, os pares de séries de desenevoadoras e os canais de fluxo em co-correntes entre estas séries se estendem em paralelo) através de um dado estágio de contato. Os recipientes de recebimento centrais se estendem entre, muitas vezes em paralelo com, as séries de desenevoadoras de módulos adjacentes, enquanto os recipientes de recebimento terminais se estendem entre uma série de desenevoadoras de um dado estágio de contato e a concha ou parede do recipiente.

Os estágios de contato representativos, portanto, compreendem pelo menos um módulo e contato (por exemplo, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, ou 10 módulos), cada um tendo um duto descendente associado com duas desenevoadoras. Os estágios de contato representativos possuem os módulos em um arranjo paralelo, alternativo com os recipientes de recebimento, onde o número de recipientes de recebimento em um estágio geralmente excederá o número de dutos descendentes em um, devido à colocação dos recipientes de recebimento terminais em ambas as terminações de cada estágio de contato.

As unidades desembaçadoras individuais de uma série de desenevoadoras são vantajosamente presas nas seções de topo e fundo, respectivamente, ao duto descendente e ao recipiente de recebimento adjacente à série de desenevoadoras. De acordo com uma forma de realização, os ângulos de conexão são usados para prender as seções de topo de cada unidade de aparelho que remove vapor em flanges de conexão. Os ângulos de conexão, por exemplo, podem fornecer uma conexão segura das seções de topo das unidades de aparelho que remove vapor, pela extensão ou dobra sobre e cobrindo as porções superiores das flanges de conexão bem as seções superiores das paredes do duto descendente adjacentes às flanges de conexão. Em uma forma de realização representativa, uma pluralidade de fixadores pode ser usada, com estes fixadores se estendendo através de ambas estas flanges de conexão das unidades de aparelho que remove vapor e paredes do duto descendente adjacentes, bem como os lados opostos dos ângulos de conexão, aos quais as terminações dos fixadores são presas. Os fixadores, por exemplo, podem ser fundidos ou ajustados por pressão. Em uma forma de realização específica usando fixadores de ajuste de pressão, os fixadores podem se estender embora alinhados, as aberturas em forma de L nos lados opostos dos ângulos de conexão, bem como as porções de flange de conexão superior e as seções de parede do duto descendente adjacente dispostas entre estes lados opostos.

As flanges de conexão das unidades de aparelho que remove vapor são, portanto usadas para prendê-las, nas suas seções de topo, às secções de parede de um duto descendente, com unidades de aparelho que remove vapor de uma mesma série de desenevoadoras sendo presa à mesma parede de um duto descendente. Muitas vezes, devido à geometria do canal de fluxo em co-corrente, as unidades de aparelho que remove vapor e/ou as paredes do duto descendente que definem um canal de fluxo em co-corrente são angulados até certo grau com relação à vertical. Além disso, as unidades de aparelho que remove vapor são geralmente não anguladas no alinhamento com o ângulo do duto descendente. Portanto, as flanges de conexão das unidades de aparelho que remove vapor preferivelmente possuem flexibilidade suficiente para ligar em alinhamento com (isto é, para estende no mesmo ângulo que) a parede do duto descendente ao qual são presas. Este ângulo de alinhamento das flanges de conexão, portanto, normalmente criarão um ângulo (isto é, não um ângulo linear de 180°) entre estas e as superfícies de entrada das unidades de aparelho que remove vapor. De acordo com uma forma de realização representativa, as flanges de conexão são curvadas de modo ascendente a partir das placa de topo que cobrem as superfícies de topo das unidades de aparelho que remove vapor. Diferente das superfícies de entrada e saída das unidades de aparelho que remove vapor, estas superfícies de topo geralmente não permitem a passagem do líquido ou vapor, e as placas que cobrem estas superfícies de topo são, portanto, usualmente imperfuradas.

Outros aspectos da invenção dizem respeito a prender as seções de fundo das unidades de aparelho que remove vapor, em uma maneira que, como divulgado acima com relação às seções de topo, reduz ou elimina o desvio do vapor e/ou líquido na medida em que estes passam através de um estágio de contato. Uma maneira de instalar as unidades de aparelho que remove vapor envolve inicialmente colocar as seções de fundo das unidades de aparelho que remove vapor em uma seção complementar ou compatível, tal como um trilho de suporte. Em outras formas de realização, contudo, um ângulo de suporte que se estende abaixo das superfícies de fundo das unidades de aparelho que remove vapor permite que sejam instaladas de maneira segura mesmo sem um trilho de suporte, tal que o trilho de suporte se toma uma característica opcional. Neste caso, o ângulo de suporte repousa em uma aba que se estende verticalmente de um recipiente de recebimento.

De acordo com um procedimento de instalação exemplar, uma vez que a seção de fundo de uma unidade de aparelho que remove vapor tendo tal ângulo de suporte está no lugar, esta pode ser pivotada ou rotacionada através de um ângulo menor (por exemplo, de 10° a 65°) cerca de um eixo fixo através de um ângulo de fundo da unidade de aparelho que remove vapor. Durante esta instalação, uma unidade de aparelho que remove vapor pode ser, portanto, inicialmente posicionada ou orientada, por exemplo, de maneira vertical ou substancialmente vertical e depois pivotada na sua orientação de projeto não vertical final tal que a seção de topo e a flange de conexão em contato com uma seção correspondente da parede do duto descendente, como divulgado acima. Vantajosamente, a instalação pode ser facilitada usando um ângulo de suporte que se estende abaixo das superfícies de fundo das unidades de aparelho que remove vapor, como divulgado acima, o trilho e suporte ou ângulo de suporte permite o pivotamento desejado durante a instalação e, de acordo com uma forma de realização preferida, forma uma vedação mecânica entre a unidade de aparelho que remove vapor e o recipiente de recebimento, geralmente entre a aba do recipiente de recebimento e aparelho de suporte (por exemplo, trilho de suporte ou ângulo de suporte) na seção de fundo das unidades de aparelho que remove vapor. Preferivelmente, após as unidades de aparelho que remove vapor ser pivotadas na sua orientação de projeto não vertical final, estas são depois presas nas suas seções de topo usando ângulos de conexão como descrito acima.

Os aspectos adicionais da invenção dizem respeito às conexões melhoradas entre as unidades individuais de aparelho que remove vapor de uma série de desenevoadoras também para estabilizar estes componentes e fornecer um estágio de contato robusto e facilmente montado. De acordo com uma forma de realização representativa, os desenevoadoras adjacentes de uma série de desenevoadoras são presos usando placas laterais interconectadas, adjacentes. Por exemplo, as duas placas laterais de cada aparelho que remove vapor adjacente em uma série de desenevoadoras pode ser respectivamente, placas laterais de interconexão “macho” e “fêmea”, com uma extensão de uma placa lateral de interconexão macho se justando a, ou cooperando com, uma bolsa de uma placa lateral fêmea complementar. Duas ou mais unidades de aparelho que remove vapor de uma série de desenevoadoras podem ser montadas através de suas placas laterais de interconexão antes da instalação e ligação aos recipientes de recebimento e dutos descendentes. As duas unidades de aparelho que remove vapor finais ou terminais de uma série de desenevoadoras podem ter duas placas laterais macho, uma da qual é complementar a uma placa lateral fêmea adjacente de uma unidade de aparelho que remove vapor adjacente e a outra a qual é complementar a uma bolsa fêmea em uma terminação do duto descendente. Deste modo, o duto descendente pode ter terminações laterais opostas com as conexões, tais como as conexões fêmea das placas laterais das unidades de aparelho que remove vapor, para prender as placas laterais das unidades de aparelho que remove vapor em cada terminação de uma série de desenevoadoras. as bolsas fêmeas nestas terminações laterais podem, portanto, interconéctar com as placas laterais de interconexão macho destas unidades de aparelho que remove vapor.

Outras formas de realização da invenção são direcionadas aos aparelhos para realizar o contato vapor-líquido co-corrente, que compreende um estágio de contato, e preferivelmente uma pluralidade de tais estágios, como descrito acima. No caso dos múltiplos estágios, cada um dos recipientes de recebimento separados de um dado estágio de contato pode ter um ou mais dutos, com cada duto de um recipiente de recebimento fornecendo comunicação fluida a um duto descendente separada de um estágio inferior. O estágio de contato e estágio de contato inferior estão normalmente no alinhamento não paralelo.

Outras formas de realização da invenção são direcionadas aos aparelhos para realizar o contato vapor-líquido co-corrente, tendo um estágio de contato que compreende pelo menos um duto descendente tendo um saída próxima de pelo menos um canal de fluxo em co-corrente. O estágio de contato também compreende pelo menos uma série de desenevoadoras que compreendem uma pluralidade de unidades de aparelho que remove vapor, com cada unidade de aparelho que remove vapor tendo (i) superfícies de entrada próximas do canal de fluxo em co-corrente e as superfícies de saída superiores a um recipiente de recebimento, e (ii) flanges de conexão que se estendem acima das superfícies de topo das unidades de aparelho que remove vapor. O estágio de contato também tem pelo menos um duto tendo uma extremidade superior em comunicação fluida com o recipiente de recebimento e uma terminação inferior. A terminação inferior de cada duto está em comunicação fluida com um duto descendente separado de um estágio inferior. O estágio de contato do aparelho de contato vapor-líquido é rotacionado com relação a um estágio inferior do aparelho, tipicamente, o estágio de contato tem pelo menos duas séries de desenevoadoras, com o duto descendente sendo espaçado entre estas séries para fornecer um módulo de contato co-corrente do estágio de contato.

Os estágios de contato podem ter qualquer um dos intensificadores estruturais divulgados acima, sozinhos ou em combinação, que melhoram sua integridade e desempenho. Os intensificadores estruturais particulares são direcionados ao fornecimento de ligações seguras às seções de topo e fundo das unidades de aparelho que remove vapor e, respectivamente, o recipiente de recebimento e as seções de parede adjacente do duto descendente. Com relação às seções de topo, estas ligações incluem o uso de ângulos de conexão que se estendem sobre e cobrindo as porções superiores das flanges de conexão das unidades de aparelho que remove vapor e seções de parede adjacente do duto descendente. Com relação às seções de íundo, estas ligações incluem o uso dos ângulos de suporte que se estendem abaixo das superfícies de fundo das unidades de aparelho que remove vapor. Outros intensificadores estruturais, que podem ser usados sozinhos ou em combinação com estes, incluem aqueles descritos acima os quais podem conectar as unidades de aparelho que remove vapor adjacentes através placas laterais de interconexão adjacentes e que podem conectas as terminações das séries de desenevoadoras às terminações laterais opostas do duto descendente.

Outras formas de realização da invenção são direcionadas aos métodos para comunicar as correntes de vapor e líquido. Os métodos compreendem passar as correntes através dos canais de fluxo em co-corrente dos aparelhos descritos acima.

Estas e outras formas de realização que dizem respeito à presente invenção são evidentes a partir da seguinte Descrição Detalhada. DESCRIÇÃO RESUMIDA DAS FIGURAS

A FIG. 1 é um esquemático de seção transversal de um aparelho representativo que compreende os estágios de contato com os módulos e contato.

A FIG. 2 é um esquemático de seção transversal de um módulo de contato individual representativo.

A FIG. 3 é uma vista de topo de um estágio de contato individual.

A FIG. 4A é uma vista frontal de um ângulo de conexão para prender uma seção de topo de uma unidade de aparelho que remove vapor a uma parede do duto descendente.

A FIG. 4B é uma vista da terminação do ângulo correspondente da FIG. 4A.

A FIG. 4C é uma vista frontal de uma unidade de aparelho que remove vapor, que mostra sua superfície de entrada e uma flange de conexão que se estende acima de uma superfície de topo, com a flange de conexão tendo aberturas em forma de L na sua porção superior, através das quais fixadores podem se estende.

A FIG. 4D é uma vista frontal de um duto descendente tendo aberturas em forma de L nas seções de parede adjacentes à flange de conexão da unidade de aparelho que remove vapor mostrada na FIG. 4C, com as aberturas em forma de L sendo alinhadas.

A FIG. 4E é uma vista da terminação do ângulo de conexão da FIG. 4A, prendendo, entre estes, uma porção superior da flange de conexão da unidade de aparelho que remove vapor e uma seção de parede adjacente de um duto descendente.

A FIG. 5A é uma vista da terminação de um ângulo de suporte para uma unidade de aparelho que remove vapor.

A FIG. 5B é uma vista lateral de uma unidade de aparelho que remove vapor tendo um ângulo de suporte que se estende abaixo da sua superfície de fundo e uma flange de conexão que se estende acima da sua superfície de topo.

A FIG. 6A é uma vista frontal das duas unidades de aparelho que remove vapor e suas placas laterais de interconexão.

A FIG. 6B é uma vista de topo das unidades de aparelho que remove vapor da FIG. 6A, mostrando suas placas laterais de interconexão macho e fêmea adjacentes.

A FIG. 6C é uma vista de topo de uma bolsa fêmea de um duto descendente, para ínterconectar com as unidades de aparelho que remove vapor nas terminações das séries de desenevoadoras. (#105 precisa penetrar a uma conexão de 46 e 48A)

Os mesmos números de referência são usados para ilustrar as mesmas características ou características similares em todas as figuras. As figuras devem ser entendidas como apresentando uma ilustração da invenção e/ou princípios envolvidos. Como é prontamente evidente àquele habilitado na técnica tendo conhecimento da presente divulgação, os aparelhos e seus estágios de contato associados com séries de desenevoadoras, dutos descendentes, recipientes de recebimento, e conexões, de acordo com as várias outras formas de realização da invenção terão configurações e componentes determinados, em parte, pelo seu uso específico.

DESCRIÇÃO DETALHADA

A FIG. 1 ilustra um aparelho de contato vapor-líquido cocorrente de acordo com a presente invenção, que compreende estágios dentro de um recipiente 10. O recipiente 10 pode ser, por exemplo, uma coluna de destilação, absorvedor, trocador de calor de contato direto, ou outro recipiente usado para conduzir o contato vapor-líquido. O recipiente 10 contém os estágios de contato 12 e os coletores/distribuidores opcionais. Uma coluna de fracionamento ou destilação tipicamente contém de 10 a 250 mais estágios de contato 12. O projeto de contatar módulos 20 destes estágios pode ser essencialmente uniforme por toda a coluna, mas também pode variar, por exemplo, para acomodar as mudanças nas taxas de fluxo fluido em diferentes partes da coluna. Para simplicidade, somente três estágios de contato, a saber, estágios de contato superior 12A, médio 1213, e inferior 12C, são conhecidos na FIG. 1.

É entendido que um aparelho como uma coluna de destilação pode conter várias seções, com cada seção tendo vários estágios de contato. Além disso, pode haver uma pluralidade de introduções de alimentação fluida e/ou retiradas de produto fluido entre e/ou dentro das seções. Os aparelhos de contato convencionais (por exemplo, bandejas e/ou acondicionamento) usados na destilação podem ser misturados nas mesmas seções e/ou em seções diferentes do aparelho (por exemplo, acima e/ou abaixo), como as seções tendo estágios de contato aqui descritas. O recipiente 10 inclui uma concha externa 11 que tipicamente tem uma seção transversal cilíndrica.

De acordo com a FIG. 1 cada estágio de contato 12 tem uma rotação de 90° com relação aos estágios diretamente superior e inferior, deste modo distribuindo o líquido em uma direção que é ortogonal aos estágios imediatamente superior e inferior para reduzir a má distribuição de líquidos. Em outras formas de realização, os estágios de contato verticalmente adjacentes podem ser orientados com diferentes graus de rotação que podem ser os mesmos ou diferentes de estágio para estágio ou pode variar. Cada estágio de contato 12 compreende uma pluralidade de módulos de contato 20 e recipientes de recebimento 26. Os módulos de contato 20 compreendem cada um par de séries de desenevoadoras 24 com um duto descendente 22 se estendendo entre estes. Devido à natureza ortogonal dos três estágios de contato apresentados na FIG. 1, as vistas da terminação dos cinco pares representativos de séries de desenevoadoras 24 do estágio de contato superior 12A são apresentados. No estágio de contato médio 12B, portanto, as séries de desenevoadoras 24 alongados correm paralelo ao duto descendente 22 alongado de um lado da concha externa 11 do recipiente 10 ao outro. A orientação das séries de desenevoadoras 24 e dos dutos descendentes 22 no estágio de contato inferior 12C é a mesma como aquela no estágio de contato superior 12 A.

A FIG. 2 mostra uma vista maior e mais detalhada de um módulo de contato individual 20 que ilustra o distribuidor de líquido ou duto descendente 22 estando localizado entre um par de separadores de vaporlíquido ou séries de desenevoadoras 24. O duto descendente 22 e as séries de desenevoadoras 24 cooperam para definir o volume de contato de fluido cocorrente ou canal de fluxo em co-corrente 56. Além dos módulos de contato 20, cada estágio de contato também inclui uma pluralidade de recipientes de recebimento 26, com cada recipiente de recebimento 26 tendo uma pluralidade de dutos 28. Um entrada 32 ao duto descendente 22 é configurada para engatar os dutos 28 de um recipiente de recebimento do estágio de contato imediatamente superior. A FIG. 2, portanto, ilustra a cooperação entre os vários componentes, a saber, as séries de desenevoadoras 24 e o duto descendente 22 para formar canal de fluxo em co-corrente 56.

A FIG. 2 também mostra a ligação entre as séries de desenevoadoras 24, bem como cada unidade de aparelho que remove vapor 40 individual que é usada para formar as séries de desenevoadoras 24, tanto com o duto descendente 22 quanto o recipiente de recebimento 26. Uma seção de topo, por exemplo, um ângulo de topo 70 de cada unidade de aparelho que remove vapor, pode ser presa à parede do duto descendente 30 em uma seção de parede adjacente 72. Uma flange de conexão 74 que se estende acima de uma superfície de topo 45 de cada unidade de aparelho que remove vapor 40 da série de desenevoadoras 24 pode ser usada para esta ligação. Na forma de realização mostrada na FIG, 2, a flange de conexão 74 é fornecida pela dobra em uma placa de tipo imperfurada, uma porção da qual forma a superfície de topo 45, a montante e em alinhamento com a seção de parede adjacente 72 do duto descendente 22. Visto que as unidades de aparelho que remove vapor 40 (também chamadas “caixas separadoras”) das séries de desenevoadoras 24 são anguladas de maneira diferente do que a parede do duto descendente 30, a flange de conexão alinhada 74 se estende em um ângulo com relação à placa de entrada perfurada 42, como uma superfície de entrada da unidade de aparelho que remove vapor 40. A placa perfurada 42 permite que vapor e o líquido arrastado, que se elevam através do canal de fluxo em co-corrente 56, entre na unidade de aparelho que remove vapor 40. O vapor e o líquido separados saem da unidade de aparelho que remove vapor 40 predominantemente através de uma placa de saída perfurada, que forma uma superfície de saída 44A e possivelmente também uma superfície de fundo 44B da unidade de aparelho que remove vapor 40. A saída de líquido depois é canalizada no recipiente de recebimento 26 e conectando os tubos 28 que levam a um duto descendente de um estágio de contato imediatamente inferior, enquanto o vapor em saída se eleva em um canal de fluxo em co-corrente de um estágio de contato imediatamente superior.

Como apresentado na FIG. 2, um ângulo de conexão 75 prende cada unidade de aparelho que remove vapor, na sua seção de topo 70, ao duto descendente 30. Em particular, o ângulo de conexão se estende 75 sobre e cobre toda ou uma porção superior da flange de conexão 74, bem como a seção de parede adjacente 72 do duto descendente 30. Os ângulos de conexão separados 75 podem prender cada unidade de aparelho que remove vapor individualmente. Alternativamente, os ângulos de conexão 75 podem ser fabricados com diferente comprimento para prender uma pluralidade de unidades de aparelho que remove vapor ou ainda uma série inteira de desenevoadoras, o uso dos ângulos de conexão de um comprimento prédeterminado constante, podem ser usados com a vantagem quanto a consolidação do projeto. A FIG. 4A mostra uma visão lateral de um ângulo de conexão típico 75, na forma de uma tira de metal alongada com orifícios 85 em que os fixadores podem ser inseridos. A vista terminal do ângulo de conexão 75 na FIG. 4B mostra uma seção transversal em forma de U que, como divulgado acima com relação à FIG. 2, encaixa e grampeia a flange de conexão 74 de uma unidade de aparelho que remove vapor 40 ao seu duto descendente 30 adjacente. Um meio exemplar para fornecer esta conexão com uma unidade de aparelho que remove vapor é mostrado na FIG. 4C, que é uma vista frontal de uma unidade de aparelho que remove vapor individual, mostrando sua placa de entrada perfurada como uma superfície de entrada 42 bem como uma flange de conexão 74 que s e estende acima de uma superfície de topo 45, com a flange de conexão 74 tendo aberturas em forma de L 87 em sua porção superior, através das quais os fixadores podem ser estendidos. A FIG. 4D é uma vista frontal de um duto descendente 30 tendo aberturas em forma de L 87 que alinham com as aberturas em forma de L 87 na flange de conexão da unidade de aparelho que remove vapor associada. Como mostrado na FIG. 4D, estas aberturas em forma de L 87 estão nas seções de parede adjacente 72 do duto descendente 30 que é preso à unidade de aparelho que remove vapor através destas aberturas 87.

A FIG. 4E também é uma vista da terminação do ângulo de conexão da FIG. 4A. Contudo, a porção superior da flange de conexão 74 da unidade de aparelho que remove vapor 40 e uma seção adjacente 72 da parede 30 do duto descendente são mostrados dispostos e seguros entre os lados opostos do ângulo de conexão 75 usando um ou mais fixadores 89 para cada unidade de aparelho que remove vapor. Estes fixadores 89 podem ser soldados ou ajustados por pressão, com o último tipo incluindo, por exemplo, fixadores de auto-rebitamento PEM® (Penn Engineering, Danboro, PA, EUA). No caso de tais fixadores que se estendem através das aberturas em forma de L 87 alinhadas nas porções superiores das flanges de conexão 74 e as seções de parede adjacentes 72 do duto descendente, os fixadores 89 podem ser alimentados nestas aberturas ou fendas e movidos a uma terminação afastada destas. Nesta posição, a pressão aplicada pelos fixadores esticados pode fornecer um lacre na seção de topo 70 de uma unidade de aparelho que remove vapor, mantendo a rigidez entre a unidade de aparelho que remove vapor e o duto descendente (por exemplo, previne que as partes deslizem) e ajudam a suportar o peso da unidade de aparelho que remove vapor.

Sozinha ou em combinação com as seções que prendem o topo 70 de cada unidade de aparelho que remove vapor 40 de uma série de desenevoadoras 24 à mesma, a seção de parede adjacente 72 do duto descendente 22, as seções de fundo de cada unidade de aparelho que remove vapor na mesma série de desenevoadoras pode ser do mesmo modo presa ao mesmo recipiente de recebimento adjacente. A FIG. 2 ilustra as abas que se estendem verticalmente 95 de recipiente de recebimento 26 que cooperam com uma seção de fundo, por exemplo, um ângulo de fundo 97 que é suportado pelas abas que se estendem verticalmente 95. Um elemento adicional tal como um trilho de suporte de aparelho que remove vapor pode ser usado para guiar um ângulo de suporte 91 que é neste inserido, mas tal trilho de suporte é não é normalmente necessário com o ângulo de suporte 91, que fornece vantajosamente um suporte estrutural suficiente para as extremidades de fundo das unidades de aparelho que remove vapor. O suporte adicional é depois fornecido quando as seções de topo 70 são presas às seções de parede adjacente 72 do duto descendente 22.

A FIG. 5A descreve uma vista feita a pouca distância do ângulo de suporte representativo 91, que permite o posicionamento inicial de unidades individuais de aparelho que remove vapor, durante a instalação, contra um aba que se estende verticalmente 95 de um recipiente recebedor 26. Depois deste posicionamento inicial, em que as unidades de aparelho que remove vapor podem ser orientadas vertical mente para engrenar uma extremidade reta 93 com a aba que se estende verticalmente 95, ângulos de suporte 91 também vantajosamente permitem que as unidades de aparelho que remove vapor sejam pivotadas a partir desta orientação vertical até uma orientação de planejamento não vertical em que as flanges conectoras que se estendem acima das superfícies de topo das unidades de aparelho que remove vapor são alinhadas com, e presas a, seções de parede de tubo descendente adjacentes como descrito acima. O pivotamento de unidades de aparelho que remove vapor em tomo do ângulo de suporte 91 desta maneira pode formar um selo mecânico entre este ângulo de suporte e as abas que se estendem verticalmente do recipiente recebedor, impedindo deste modo o desvio ou vazamento de vapor e/ou líquido do estágio de contato e melhorando a eficácia do vaso na condução, por exemplo, da destilação.

O ângulo de suporte representativo na FIG. 5A, portanto inclui uma extremidade reta 93, que é normalmente distante, com respeito à superfície de entrada da unidade de aparelho que remove vapor, e uma extremidade curva 96, que é normalmente próxima com respeito a esta superfície de entrada e pode servir como um ponto de ligação com a seção de fundo da unidade de aparelho que remove vapor. Como mostrado na FIG. 5A, uma primeira, porção interna 98 desta extremidade curva 96 é angulosa em um ângulo menor 200, por exemplo, de 0° a 30°, frequentemente de 5° a 15°, com respeito à extremidade reta 93. Uma segunda, porção externa 99 desta extremidade curva 96 é angulosa em um ângulo maior 300 com respeito à extremidade reta 93 para permitir o pivotamento apropriado em tomo de, e formação de um selo mecânico com, um recipiente recebedor, e particularmente na sua aba que se estende verticalmente. FIG. 5B ilustra a ligação, por exemplo, por solda, do ângulo de suporte 91 com uma seção de fundo 97 de uma unidade de aparelho que remove vapor 40 para uma série de desenevoadoras. O ângulo de suporte 91 estende-se abaixo de uma superfície de fundo 44B que é frequentemente formada de uma extensão da placa perfurada usada para a superfície externa 44A da unidade de aparelho que remove vapor 40. Aberturas nas placas perfuradas usadas para as superfícies de saída e fundo 44A, 44B podem ser os mesmos tipos de abertura ou não. Por exemplo, aberturas na superfície de fundo 44B são planejados para permitir a drenagem do líquido que sai liberado. Em operação normal, este líquido é separado de uma corrente de vapor que arrasta este líquido conforme ele entra na placa de entrada perfurada 42, como uma superfície de entrada, da unidade de aparelho que remove vapor 40. O ângulo de suporte 91 permite assim a colocação inicial fácil de uma unidade de aparelho que remove vapor sobre uma aba que se estende verticalmente de um recipiente recebedor. O ângulo de suporte 91 é suficientemente aberto, por meio de ângulos menores e maiores 200, 300 para permitir que a unidade de aparelho que remove vapor seja pivotada ou rotacionada de uma posição vertical até a sua posição de projeto final. Em uma forma de realização particular, esta posição de projeto final vantajosamente força a aba do recipiente recebedor que se estende verticalmente e o ângulo de suporte para formar um selo mecânico. A capacidade para girar em tomo de um eixo a unidade de aparelho que remove vapor também facilita a formação de conexões entre placas laterais adjacentes, que se tocam, por exemplo, usando placas laterais interconectadas do tipo macho e fêmea como debatido em maiores detalhes abaixo.

A unidade de aparelho que remove vapor representativa representada na FIG. 5B também é mostrada com flange de conexão 74 que se estende acima da superfície de topo 45. Como debatido acima, a flange de conexão 74 pode ser formada a partir de uma extensão da parte de uma placa de topo não perfurada que cobre uma superfície de topo.

Como também é ilustrado na FIG. 2, duto descendente 22 tem uma entrada 32 em uma porção superior e uma saída 34 tendo uma ou mais aberturas de saída em uma porção inferior. Duas paredes de duto descendente inclinadas 30 afunilam o duto descendente 22 na direção descendente. O fundo do duto descendente substancialmente na forma de V 22 próximo da saída 34 pode ser pontudo, curvo, ou chato como mostrado na FIG. 2. As formas de realização alternativas tendo dutos descendentes de vários formatos diferentes, tais como escalonado ou inclinado e escalonado, são possíveis. Em outras formas de realização a forma da seção transversal do duto descendente pode ser retangular (por exemplo, quadrada), ou a mesma pode ser curva, irregular, ou de outro modo configurada para definir um canal de fluxo em co-corrente desejado e a geometria para liberar líquido a este. Um duto descendente na forma de V, como mostrado, fornece uma combinação de um volume de contato grande entre as desenevoadoras 24 e as paredes do duto descendente 30 na porção mais baixa de cada estágio 12 e uma entrada de duto descendente grande 32 na porção superior para acomodar tubos aumentados 28 e aumentando a capacidade de manipulação de líquido.

A saída do duto descendente 34 no geral tem uma pluralidade de fendas, perfurações, ou outros tipos de aberturas dispostas em uma ou mais séries próximo ao fundo do duto descendente 22. As aberturas do duto descendente podem estar localizadas nas paredes 30 e/ou no fundo do duto descendente. Na operação, um nível de líquido no duto descendente 22 pode fornecer um selo para impedir o vapor ascendente de entrar no duto descendente através das saídas 34. As aberturas de saída do duto descendente 34 são preferivelmente distribuídas ao longo do comprimento do duto descendente 22 e elas podem ser dispostas tal que as aberturas são variadas em tamanho ou quantidade ou eliminadas nas porções do duto descendente 22 que estão acima de um duto descendente inferior, para ajudar a impedir o líquido de fluir diretamente de um duto descendente dentro de um duto descendente inferior.

A FIG. 3 ilustra uma vista de topo de dois estágios adjacentes (inferior e superior) em que as séries de desenevoadoras não são mostradas para mais claramente mostrar o arranjo de recipientes recebedores 26, tubos 28, e dutos descendentes 22. Em cada estágio, os recipientes recebedores 26 são substancialmente paralelas e são espaçadas separadamente através da área de seção transversal do aparelho ou vaso. O duto descendente 22 de um módulo de contato 20 está localizado entre cada par de recipientes recebedores adjacentes 26 do mesmo estágio de contato, resultando em um padrão alternado de recipientes recebedores 26 e módulos 20. Os duto descendente 22 e os recipientes recebedores 26 em cada estágio podem ser sustentados por anéis de sustentação (não mostrados) fixados à superfície interna da parede do vaso ou casca externa 11 por solda ou outros meios convencionais. Os dutos descendentes 22 e os seus recipientes recebedores 26 associados podem ser aparafusados, grampeados, ou de outro modo presos ao anel de sustentação para mantê-los em uma posição ou altura de coluna desejadas durante a operação e para impedir o vazamento de fluido através dos estágios, fora das áreas de contato desejadas.

Os recipientes recebedores localizados entre dois módulos de contato, e aqueles localizados entre um módulo e a casca do vaso ou parede externa, são aludidos como recipientes recebedores centrais e terminais, respectivamente. Os recipientes recebedores centrais são assim compartilhados por dois módulos de contato adjacentes. Em outra forma de realização (não ilustrada) um par de recipientes recebedores é incorporado em cada módulo de contato. Quando tais módulos são dispostos em um alinhamento substancialmente paralelo através do estágio, os módulos são adjacentes tal que haja dois recipientes recebedores entre cada par de dutos descendentes adjacentes. Uma defletor vertical 21 (FIG. 1) é opcionalmente incluído entre dois módulos de contato adjacentes 20 de modo a interceptar o vapor que emana das desenevoadoras 24 e, no geral, para reduzir qualquer tendência dos fluidos emergentes para interferir um com o outro em um volume de transferência de fluido 58 acima dos recipientes recebedores 26. O defletor vertical 21 pode estar situado entre e substancialmente paralelo as desenevoadoras 24 de módulos de contato adjacentes 20.

Outras características estruturais associadas com estágios de contato incluem interconectar placas laterais para prender as unidades de aparelho que remove vapor adjacentes das séries de desenevoadoras. As séries de desenevoadoras no geral se estendem substancialmente ao longo do comprimento de um duto descendente adjacente em série em cada lado. A FIG. 6A (vista frontal) e FIG. 6B (vista de topo) ilustram como duas unidades de aparelho que remove vapor adjacentes de uma série de desenevoadoras podem usar placas laterais interconectadas, adjacentes para melhorar ainda mais a estrutura de um estágio de contato. Em particular, as unidades de aparelho que remove vapor 40 cada uma têm uma placa lateral interconectada macho 46 e uma fêmea 48 para fornecer conexões presas e ajudam a selar as junções entre as unidades de aparelho que removem vapor individuais e deste modo substancialmente impedem o vazamento de fluido através destas junções. Os caminhos adicionais para fornecer placas laterais interconectadas de unidades de aparelho que remove vapor incluem o uso de fixadores adequados tais como parafusos, clipes, pinos, grampos, ou faixas.

Solda também é possível.

Em uma forma de realização particular, as unidades de aparelho que removem vapor em cada, extremidade oposta de uma série de des ene voadoras podem ter placas laterais terminais, isto é, que não interconectam com uma placa lateral de uma unidade de aparelho que remove vapor adjacente, mas ao invés interconecta com extremidades opostas do duto descendente. Assim, o próprio duto descendente, em extremidades de lados opostos, podem ter conexões para prender estas placas laterais terminais de um série de desenevoadoras. Em uma forma de realização, por exemplo, estas conexões 105 podem estar na forma de extremidades fêmeas ou bolsas 48A, como mostrado na FIG. 6C, que interconectam com placas laterais interconectadas machos de unidades de aparelho que removem vapor 40 em cada extremidade de uma série de desenevoadoras. Estas unidades de aparelho que remove vapor èm cada extremidade podem, portanto, cada uma ter duas placas laterais com conexões machos, diferente das unidades de aparelho que remove vapor intermediárias que têm uma placa lateral com uma conexão macho e outra placa lateral com uma conexão fêmea. Isto permite que as unidades de aparelho que remove vapor em cada extremidade oposta sejam presas em posição, fixas na posição da série de desenevoadoras inteira em relação ao seu duto descendente adjacente, e ajuda a selar as séries de desenevoadoras em cada extremidade. De acordo com formas de realização particulares, pelo menos um, e possivelmente ambas, as bolsas femeas 48A nas extremidades laterais de um duto descendente também podem ser ajustáveis para permitir tolerâncias de projeto.

As interconexões de aba e fenda macho e fêmea particulares, como mostradas nas FIGS. 6A e 6B, podem vantajosamente fornecer montagem e desmontagem rápidas de séries de desenevoadoras. A configuração modular das unidades de aparelho que remove vapor 40 permite um fabricante produzir estas unidades em um ou uma quantidade pequena de tamanhos padrão a serem montadas em séries de desenevoadoras de comprimento variável. Isto simplifica o projeto e construção de unidades de aparelho que remove vapor, assim como a sua montagem em séries de desenevoadoras. Algumas unidades de aparelho que remove vapor de tamanho personalizado podem ser requeridas para séries particularmente curtas de desenevoadoras ou para igualar o comprimento de um duto descendente dependendo das dimensões do aparelho e da variedade de unidades de aparelho que remove vapor de tamanho padrão disponíveis. O projeto modular tem a vantagem adicional de facilitar a montagem de um estágio de contato em co-corrente visto que as unidades de aparelho que remove vapor são mais leves do que uma série inteira de desenevoadoras formada de uma unidade única. Entretanto, de acordo com algumas formas de realização, uma unidade de aparelho que remove vapor única também pode servir como a série completa de desenevoadoras.

As séries de desenevoadoras são, portanto usadas para descarregar gotículas de líquido de uma corrente de vapor. Um exemplo é um eliminador de vapor, tal como uma aparelho que remove vapor tipo palheta de separação tendo vários canais e persianas tal que a corrente de fluido que passa através do aparelho que remove vapor deve sofrer várias mudanças de direção, forçando as gotículas de líquido arrastadas a impactarem porções da estrutura de separação e fluir descendentemente para o fundo do aparelho que remove vapor. Os exemplos de estruturas de persiana de separação para os desenevoadoras (ou aparelhos de separação de vapor-líquido) são almofadas de malha ou filamentos tecidos. Combinações destas estruturas também podem ser usadas. Muitas variações possíveis no planejamento das estruturas de separação em unidades de aparelho que remove vapor são possíveis, a consideração importante sendo a eficácia destas estruturas na separação do líquido arrastado de uma corrente de vapor fluente. Esta eficácia é considerada estar correlacionada com o número de obstruções no fluxo de fluido que faz com que as gotículas de líquido impactem uma superfície sólida. As estruturas tendo numerosas extremidades mortas podem levar à formação de regiões relativamente quiescentes, que promovem também a separação de líquido.

Como mostrado na FIG. 2, e debatido acima, vários elementos opcionais podem cooperar com e/ou serem incorporados dentro das unidades de aparelho que remove vapor 40 para melhorar ainda mais o desempenho e/ou integridade estrutural do estágio de contato global. Por exemplo, uma placa de entrada perfurada 42 como uma superfície de entrada, uma placa de saída perfurada 44A como uma superfície de saída, e uma placa de topo não perfurada, uma porção da qual cobre a superfície de topo 45 e outra porção da qual forma a flange de conexão 74, são mostradas. As placas perfuradas são assim um tipo de manipulador de fluxo que podem cooperar com o aparelho que remove vapor 24. Outros exemplos não limitantes de manipuladores de fluxo que podem servir como superfícies de entrada 42 para o aparelho que remove vapor 24 incluem metal expandido, sólidos porosos, almofadas de malha, telas, grades, malhas, telas de perfil de arame, e favos de mel. Foi descoberto que a área aberta fracionária dos manipuladores de fluxo afetam tanto a eficácia de separação quanto a queda de pressão do aparelho que remove vapor 24. A área aberta fracionária dos manipuladores de fluxo podem variar nos lados diferentes e no mesmo lado do aparelho que remove vapor para aperfeiçoar a eficácia de separação e queda de pressão dos aparelho que removem vapor 24. Vários tipos de manipuladores de fluxo podem ser usados em um único aparelho que remove vapor. Em outras formas de realização, manipuladores de fluxo não são usados em algumas ou nenhuma das superfícies de entrada e saída do aparelho que remove vapor.

Unidades de aparelho que remove vapor podem ser fabricadas inicialmente a partir de uma caixa de cinco lados, com um placa de topo não perfurada cobrindo a superfície de topo 45 da unidade de aparelho que remove vapor 40 e também fornecendo uma extensão flexível como uma flange de conexão 74 para o alinhamento com o ângulo de uma seção de parede adjacente de um duto descendente. Placas laterais não perfuradas, que podem ter conexões de macho e fêmea como debatido acima, também podem formar as laterais da caixa, junto com placas perfuradas ou outras estruturas substancialmente abertas como as superfícies de fundo e saída. Depois de encher a caixa de cinco lados com persianas de separação ou outras estruturas eliminadoras de vapor, o corpo da unidade de aparelho que remove vapor é completada ligando-se (por exemplo, soldando) uma placa de entrada perfurada como uma superfície de entrada.

A placa de entrada perfurada ou outro manipulador de fluxo como uma superfície de entrada 42 está próxima ao duto descendente 22 e recipiente recebedor 26 (ou abas que se estendem verticalmente 95 deste). A placa de saída perfurada, como uma superfície de saída 44A estende-se ao longo da maior parte da lateral do aparelho que remove vapor oposta à superfície de entrada perfurada 42 e possivelmente também ao longo da superfície de fundo 44B da unidade de aparelho que remove vapor 40. A placa de topo não perfurada 45 impede o fluido de deixar a unidade de aparelho que remove vapor 40 diretamente do topo e aumenta a eficácia de separação de vapor-líquido. Em uma forma de realização particular, a placa de topo não perfurada, uma porção da qual cobre a superfície de topo 45, tem tiras de correia em ambos os lados, uma seguindo a parede do duto descendente 30, para ligar com a parede como uma flange de conexão 74, e a outra seguindo a placa de saída perfurada 44A do aparelho que remove vapor 40 para conectar com a placa de saída perfurada 44A. Foi descoberto que a tira não perfurada que se estende para baixo a uma distância do topo da placa de saída perfurada 44A também melhora a eficácia de separação de vapor-líquido. A tira tipicamente estende-se para cobrir de 5 % a 30 %, e no geral de 10 % a 20 %, da altura da saída do aparelho que remove vapor.

A pluralidade de tubos 28 estende-se através do recipiente recebedor 26 dentro da entrada do duto descendente 32. Cada um dos tubos 28 que se estendem através de um recipiente recebedor 26 particular direciona o líquido dentro de um duto descendente inferior 22 diferente, como é melhor mostrado na FIG. 3. Como ilustrado nesta forma de realização representativa, o topo do duto 28 é fluído com a superfície horizontal 50 do recipiente recebedor 26 de modo que o líquido possa fluir livremente do recipiente recebedor 26 para dentro do tubo 28 sem nenhuma obstrução. Em outras formas de realização os dutos podem ser suspensos a partir do recipiente recebedor por ter uma aba que repousa sobre a base chata 50 do recipiente recebedor quando os tubos são ajustados através das aberturas. Os dutos também podem ser montados na superfície inferior dos recipientes recebedores. Quaisquer meios convencionais de conectar os dutos e recipientes recebedores podem ser usados incluindo mas não limitado a pendurar, aparafusar, soldar, e ajustar com pressão. Gaxetas e/ou vedantes podem ser usados para impedir vazamento entre os recipientes recebedores e os tubos. Em outras formas de realização os dutos podem ser pelo menos parcialmente definidos pela porção da base chata do recipiente recebedor que pode ser cortada e dobrada ou puxada para fora quando as aberturas são formadas. Além disso, a boca de topo do tubo 28 pode ser ampliada e mais larga do que a entrada do duto descendente 32 como mostrado na FIG. 2 para aumentar a capacidade de manuseio de líquido e reduzir a tendência de choque na entrada do tubo. As paredes laterais dos tubos 28 são inclinadas de modo que os dutos 28 ajustem-se dentro dos dutos descendentes 22 e deixam um intervalo para facilidade de instalação e escape de vapor, como mostrado na FIG. 2.

O vapor pode entrar no duto descendente 22 com fluxo de líquido de um estágio superior ou através da saída do duto descendente 34 quando uma ou mais de suas aberturas não estão completamente seladas por um nível de líquido no duto descendente 22. Se vapor no duto descendente 22 não for apropriadamente ventilado da sua entrada 32, o mesmo será forçado dentro dos tubos 28, que pode obstruir o fluxo de líquido através dos tubos e causar grave arrastamento e alagamento prematuro do aparelho. Portanto, é no geral benéfico ventilar o vapor no duto descendente 22 através de aberturas entre os tubos 28 e duto descendente 22 ou aberturas no topo do duto descendente 22 entre os tubos 28. O fundo do tubo 28 é aberto com uma ou mais aberturas, por exemplo, uma pluralidade de bicas ou uma fenda contínua ou abertura mais larga única para permitir que o líquido flua dentro do duto descendente 22. Sob condições de operação normais, os tubos 28 são selados contra o fluxo de vapor dinamicamente pelo líquido nos tubos 28 ou estaticamente pelo líquido no duto descendente 22.

O volume entre a superfície de entrada 42 da série de desenevoadoras 24 e a parede adjacente 30 do duto descendente 22 forma um volume que contata fluido ou canal de fluxo de co-corrente 56, mostrado na FIG. 2. Depois os fluxos co-correntes de vapor e líquido são contatados no canal de fluxo de co-corrente 56, o contato de fluido continua nas unidades de aparelho que remove vapor 40 antes que o vapor e o líquido sejam separados. Uma placa perfurada ou outro manipulador de fluxo na superfície de entrada 42 da série de desenevoadoras 24 melhora a distribuição de fluxo de fluido através da série de desenevoadoras 24 e melhora a separação de vapor-líquido. Um manipulador de fluxo na superfície de entrada 42 também pode melhorar o contato de fluido e a transferência de massa. O volume acima do recipiente recebedor 26 e entre as séries de desenevoadoras 24 que o mesmo sustenta define o volume de transferência de fluido 58. As séries de desenevoadoras 24 podem ser orientadas em um ângulo a partir da vertical como ilustrado na FIG. 2 para fornecer geometrias melhoradas de canal de fluxo em co-corrente 56, tendo um volume decrescente do fundo para o topo (para se igualar com o fluxo de vapor decrescente neste volume) e volume de transferência de fluido 58, tendo um volume crescente do fundo para o topo (para se igualar com o fluxo de vapor crescente neste volume).

O fluido flui através de um módulo de contato 20 de um estágio de contato intermediário 12 incluem fluxo de líquido de um estágio superior que é direcionado dentro do duto descendente 22 por vários recipientes recebedores 26 de um estágio superior, em cooperação com os tubos 28 deste estágio superior. O líquido, que forma um nível de líquido, sai do duto descendente 22 através da saída 34 e entra no canal de fluxo em co-corrente 56. A velocidade do vapor ascendente é suficiente no canal de fluxo em co-corrente 56 para arrastar o líquido que entra. O líquido arrastado é carregado para cima pelo vapor que sobe para a superfície das entradas 42 das unidades de aparelho que remove vapor 40. O vapor e o líquido são separados pelas estruturas de separação, como debatido acima, dentro das unidades de aparelho que remove vapor 40, tal que o vapor separado sai das unidades de aparelho que remove vapor 40 predominantemente através da superfície de saída 44A no volume de transferência de fluido 58.0 vapor separado depois continua para cima para um canal de fluxo em co-corrente 56 de um estágio de contato superior 12. O líquido separado sai das unidades de aparelho que remove vapor 40 através de uma superfície de fundo 44B (que pode ser uma porção de fundo da superfície de saída 44A), e flui no recipiente recebedor 26. O recipiente recebedor 26 depois direciona o líquido separado para dentro da pluralidade de tubos 28, cada um dos tubos 28 de um dado recipiente recebedor direciona o líquido dentro de um duto descendente inferior diferente 22.

De acordo com outras formas de realização, em vez das placas de entrada perfuradas 42, uma camada de manta porosa tal como almofada de malha pode ser usada como uma superfície de entrada para as unidades de aparelho que remove vapor 40. O uso desta manta porosa foi descoberto melhorar a separação de vapor-líquido, especialmente durante a operação em taxas de vapor Mais altas. A manta porosa pode ser de material de malha convencional usada para o descarregamento de gotículas de líquido ou os chamados “eliminadores de vapor.” O mesmo tipicamente compreenderá filamentos tecidos muito soltos formando uma área de superfície alta, manta de queda de pressão baixa. A manta de malha é para a coalescência de gotícula fina e distribuição de líquido ao separador. Uma construção alternativa envolve montar a malha em uma endentação em uma estrutura de separação dentro de uma unidade de aparelho que remove vapor 40.

No geral, os aspectos da invenção são direcionados ao uso de intensificadores estruturais em estágios de contato em co-corrente em que os canais de fluxo em co-corrente são formados a partir da cooperação de vários componentes incluindo dutos descendentes, séries de desenevoadoras, e recipientes recebedores. Estes estágios de contato são normalmente incorporados em vasos para realizar o contato vapor-líquido. Aqueles tendo habilidade na técnica reconhecerão as vantagens dos intensificadores estruturais e métodos associados aqui descritos e a sua adequabilidade em outras aplicações. Em vista da presente divulgação, será avaliado que outros resultados vantajosos podem ser obtidos. Aqueles tendo habilidade na técnica, com o conhecimento obtido a partir da presente divulgação, reconhecerão que várias mudanças podem ser feitas no equipamento e métodos acima sem divergir do escopo da presente divulgação. Os mecanismos usados para explicar os fenômenos ou resultados teóricos ou observados, devem ser interpretados apenas como ilustrativos e não limitando de nenhum modo o escopo das reivindicações anexas.

Claims (10)

1. REIVINDICAÇÕES

   1. Estágio de contato (12) para um aparelho para realizar contato vapor-líquido em co-corrente, caracterizado pelo fato de que o estágio de contato (12) compreende:

   5 a) um par de séries de desenevoadoras (24) sendo espaçados separadamente e que compreendem uma pluralidade de unidades individuais de aparelho que remove vapor (40) tendo flanges de conexão (74) que se estendem acima das superfícies de topo (45) das unidade de aparelho que remove vapor (40);

   10 b) um par de recipientes de recebimento (26) em lados alternados das séries de desenevoadoras espaçadas separadamente (24);

   c) um duto descendente (22) entre as séries de desenevoadoras espaçados separadamente (24) e definindo, com as superfícies de entrada (42) das unidades de aparelho que remove vapor (40), um par de canais de fluxo em co15 corrente (56) em lados opostos do duto descendente (22); e,

   d) ângulos de conexão (75) que se estendem sobre e que cobrem (i) as porções superiores dos flanges de conexão (74) das unidades de aparelho que remove vapor (40) e (ii) as seções de parede adjacentes (72) do duto descendente (22), deste modo prendendo as seções de topo (70) das unidades de

   20 aparelho que remove vapor (40) a uma parede do duto descendente (22), em que as seções de fundo (97) das unidades de aparelho que remove vapor (40) são presas aos recipientes de recebimento separados (26).
2. 2. Estágio de contato (12) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que os flanges de conexão (74) são alinhados com as

   25 seções de parede adjacente (72) do duto descendente (22) em um ângulo com relação às superfícies de entrada (42) do par de unidades de aparelho que remove vapor (40).
3. 3. Estágio de contato (12) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que os flanges de conexão (74)

   Petição 870180000424, de 03/01/2018, pág. 6/8 são inclinados a montante a partir das placas de fundo imperfuradas (45) das unidade de aparelho que remove vapor (40).
4. 4. Estágio de contato (12) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que também compreende uma
5. 5 pluralidade de fixadores (89) que se estendem através de: (A) lados opostos dos ângulos de conexão (75); e, (B) as porções superiores dos flanges de conexão (74) das unidades de aparelho que remove vapor (40) e as seções de parede adjacentes (72) do duto descendente (22), em que as porções superiores estão dispostas entre os lados opostos

   10 5. Estágio de contato (12) de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que a pluralidade de fixadores (89) é soldada nos lados opostos dos ângulos de conexão (75) ou são ajustados por pressão.
6. 6. Estágio de contato (12) de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que a pluralidade de fixadores (89) são ajustados por

   15 pressão e estendidos através das aberturas em forma de L (87) em (A) e (B).
7. 7. Estágio de contato (12) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que também compreende ângulos de suporte (91) que se estendem abaixo das superfícies de fundo (44B) das unidades de aparelho que remove vapor (40).

   20
8. 8. Estágio de contato (12) de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que os ângulos de suporte (91) permitem, durante a instalação das unidades de aparelho que remove vapor (40), pivotar as unidades de aparelho que remove vapor (40) de uma orientação vertical a uma orientação de projeto não vertical em que uma vedação mecânica é formada entre os ângulos de

   25 suporte (91) e abas que se estendem verticalmente (95) dos recipientes de recebimento (26).
9. 9. Aparelho para realizar o contato vapor-líquido em co-corrente, caracterizado pelo fato de que compreende: um estágio de contato (12) que compreende:

   Petição 870180000424, de 03/01/2018, pág. 7/8

   a) pelo menos um duto descendente (22) tendo uma saída (34) próxima a pelo menos um canal de fluxo em co-corrente (56);

   b) pelo menos uma série de desenevoadoras (24) que compreende uma pluralidade de unidades de aparelho que remove vapor (40) tendo (i) superfícies de entrada (42) próximas ao canal de fluxo em co-corrente (56) e superfícies de saída (44A) superiores a um recipiente de recebimento (26), e (ii) flanges de conexão (74) que se estendem acima das superfícies de topo (45) das unidades de aparelho que remove vapor (40);

   c) ângulos de conexão (75) que se estendem sobre e cobrindo (i) as porções superiores dos flanges de conexão (74) das unidades de aparelho que remove vapor (40) e (ii) as seções de parede adjacentes (72) do duto descendente (22), deste modo prendendo as seções de tipo das unidades de aparelho que remove vapor (40) a uma parede do duto descendente (22),

   d) pelo menos um duto (28) tendo uma extremidade superior em comunicação fluida com o recipiente de recebimento (26), e uma terminação inferior, em que a terminação inferior de cada duto está em comunicação fluida com um duto descendente separado (22) de um estágio inferior; e em que o estágio de contato (12) é rotacionado com relação a um estágio inferior do aparelho.
10. 10. Método para contatar as correntes de líquido e vapor por meio de um aparelho para realizar o contato vapor-líquido em co-corrente como definido na reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que o método compreende passar as correntes através do canal de fluxo em co-corrente (56) do tal aparelho para realizar o contato vapor-líquido em co-corrente.

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