ES2237070T3 - Columna a contracorriente con distribuidor de liquido. - Google Patents

Abstract

Columna a contracorriente (1) con un distribuidor de líquidos (2) que comprende una multitud de órganos de distribución (21) en forma de tubos o de artesas, que están situados esencialmente horizontales encima de la sección de la columna orientada verticalmente, distribuidos encima de una guarnición (3), y que presentan respectivamente varios orificios de salida (23), caracterizada porque los orificios de salida están previstos centrados en el fondo de los órganos de distribución y porque separadas y alrededor de los orificios de salida están previstas unas superficies de apantallamiento (24, 24¿, 24¿¿, 240), que forman uno o varios recintos que desde la parte superior quedan exclusivamente accesibles a través de uno o varios orificios de salida y que hacia abajo se abren de tal manera que el líquido que sale de los orificios de salida no humedezca las superficies de apantallamiento.

Description

Columna a contracorriente con distribuidor de líquido.

La invención se refiere a una columna a contracorriente con un distribuidor de líquidos según el preámbulo de las reivindicaciones 1 ó 2, así como a un procedimiento para el funcionamiento de la columna.

En una columna de esta clase, en la que se realiza por ejemplo una transferencia de materia destilativa por medio de una guarnición ordenada, un gas que fluya hacia arriba a través de la guarnición se puede desplazar tan rápidamente que al emplear distribuidores de líquidos conocidos (véase por ejemplo la patente EP 0 282 753), el intenso flujo del gas llega a separar y arrastrar pequeñas gotitas. El líquido que se trata de distribuir por lo tanto no llega sin pérdidas a la guarnición, sino que en parte es arrastrado y separado de ésta por el flujo de gas (lo que a menudo se denomina "Entrainment"). Unas guarniciones ordenadas en las que se pueden producir unos flujos de gas intensos son, por ejemplo, las guarniciones de turbulencia (véase la patente EP 0 418 338) o las guarniciones con estructura de canales cruzados, es decir guarniciones con láminas dispuestas en capas verticales, que están onduladas y forman de este modo canales que se cruzan abiertos (véase por ejemplo la patente EP 0 070 917).

El objetivo de la invención es el de crear una columna a contracorriente con un distribuidor de líquido, en el que la descarga del líquido que se trata de distribuir sobre la guarnición se efectúa en gran medida sin pérdidas, incluso en el caso de un flujo de gas intenso. Este objetivo se resuelve por medio de las columnas definidas en las reivindicaciones 1 y 2.

La columna a contracorriente contiene un distribuidor de líquido que comprende una multitud de órganos distribuidores de forma tubular o con forma de artesa. Estos órganos distribuidores están dispuestos en la columna encima de una guarnición, de tal manera que en el gas que fluya hacia arriba se formen varios flujos parciales a la altura de los órganos de distribución. Entre la guarnición y los órganos de distribución hay zonas de remanso. Mediante unos elementos adicionales, que de por sí no son necesarios para la descarga de líquido, se influye en las zonas de remanso y/o en el flujo del líquido que se trata de distribuir, de tal manera que después de salir el líquido de los órganos de distribución y antes de entrar en la guarnición atraviesan en caída libre las zonas de remanso, y eventualmente también otras zonas, en las que el flujo de gas está en gran manera libre de componentes de velocidad horizontales. En el flujo del gas se puede influir también dando una forma adecuada a los órganos de distribución.

Las reivindicaciones dependientes 3 a 10 se refieren a columnas conformes a la invención con formas de realización ventajosas de los distribuidores de líquido.

A continuación se describe la invención sirviéndose de los dibujos. Las figuras muestran:

Figura 1 la parte superior de una columna a contracorriente conforme a la invención,

Figura 2 órganos de distribución de la columna de la figura 1, con una representación del flujo de gas,

Figura 3 un punto de salida apantallado de un órgano de distribución,

Figura 4 un órgano de distribución en forma de artesa, de una columna conforme a la invención,

Figura 5 una segunda forma de realización correspondiente a un órgano de distribución en forma de artesa,

Figura 6 otras tres variantes,

Figura 7 un órgano de distribución con chorros de líquido en caída libre y cuerpos de dirección o desplazamiento para el flujo de gas, y

Figura 8 otras dos variantes de órganos de distribución.

La columna 1 representada en la figura 1 comprende un distribuidor de líquido 2 con órganos de distribución 21 y una guarnición 3, a través de la cual fluye un gas 4 hacia arriba a un tubo de salida 14. En el distribuidor 2 se conduce un líquido 5 a través de un tubo 20 a los distintos órganos de distribución 21. El gas 4 se divide provisionalmente en flujos parciales 40 en la zona de los órganos de distribución 21. Como consecuencia se forman zonas de remanso 45 en la zona entre la guarnición 3 y los órganos de distribución 21. Un elemento de apantallado 24 influye de tal manera en el flujo del gas 40, que éste está en gran medida exento de componentes de velocidad horizontales, debajo del órgano de distribución 21, en una zona que el líquido 5 atraviesa como líquido en caída libre 50. Las gotas 50' del líquido 50 (véase la figura 2) por lo tanto no son arrastradas hacia arriba por el gas 4. El líquido llega sin pérdidas a la guarnición 3.

En la figura 2 se han ilustrado cualitativamente las condiciones en el flujo de gas 4 en una zona situada encima de la superficie 30 de la guarnición 3, mediante las líneas de flujo 41 que se han dibujado. El gas sale en gran medida de modo uniforme fuera de la guarnición (flechas 43). El líquido 5 que se trata de distribuir es descargado por los órganos de distribución 21 a través de una multitud de tubitos 22 y orificios de salida 23. Los elementos de apantallamiento 24 influyen de tal manera en el flujo del gas que debajo de los orificios 23 se forman zonas de remanso 45. El líquido 5 que se trata de distribuir, que puede estar descompuesto en gotas 50', cae sin pérdidas sobre la guarnición 3. El líquido 50 que cae libremente también puede estar presente en forma de chorros o de películas a modo de cortina.

Los elementos de apantallamiento 24 pueden ser elementos de pared que se extienden respectivamente en toda la longitud de los órganos de distribución 21. Pero también pueden estar asignados, por ejemplo, respectivamente a un solo orificio de salida 23, tal como sucede con el elemento de apantallamiento 240 en forma de campana representado en la figura 3. En este elemento de apantallamiento 24 es importante que su superficie interior no se vea humedecida por el líquido descargado 50. Y es que un líquido que fuera conducido erróneamente de este modo llegaría al borde inferior del elemento de apantallamiento 24, gotearía allí y podría ser captado por el flujo de gas 43, con lo que una parte del líquido podría ser arrastrado debido a los componentes de velocidad horizontales.

En la figura 4 está representado un detalle de un órgano de distribución 21 en forma de artesa, donde a continuación de los orificios 23, a través de los cuales se descarga el líquido 5, está dispuesta una pared conductora 25 por encima de la cual el líquido puede escurrir por ambas caras en forma de películas. Con el fin de influir de manera favorable en las películas de líquido, la pared conductora 25 presenta una estructuración: ranuras 251a y perforaciones 252a que influyen en la distribución horizontal de las películas. Estos elementos de estructuración no tienen por qué estar presentes de forma combinada, y pueden estar situados también en otras partes de la pared conductora 25, o se pueden omitir. El borde de goteo 253 está dotado de dientes 253a, pero también puede ser un borde liso horizontal.

La pared conductora 25 presenta en una sección vertical, perpendicular a la extensión longitudinal del órgano de distribución 21, esencialmente la forma de una curva sigmoide, es decir una curva que presenta un punto de inflexión en su curvatura. En el ejemplo representado, esta curva viene dada en gran medida por un tramo de recorrido. Un trozo de pared vertical 250 se continúa en un trozo de pared 251, inclinado hacia el centro del órgano de distribución 21; a continuación de éste va un segundo trozo de pared vertical 252, cuyo borde inferior forma un borde de goteo 253. En el borde superior del trozo de pared 250, unas piezas en forma de pletina 250a sirven de medio de fijación para la pared conductora 24 y como elemento conductor para el líquido que se trata de descargar. Obviamente existen también otras posibilidades de fijación.

En el ejemplo de realización de la figura 5, la pared conductora 25 está realizada como pared de impacto 25'. El líquido 5 que sale del orificio 23 incide en forma de chorro (chorro 50a) sobre la pared de impacto 25', y al hacerlo se convierte en una película 50b, que a continuación llega en caída libre (película 50c) desde el borde de goteo 253 a través de una zona de remanso 45 a la superficie 30 de la guarnición 3.

El órgano de distribución 21 y la pared conductora 25 o pared de impacto 25' están conformados convenientemente de tal manera que en el entorno de la zona de remanso 45 el flujo 43 sea en gran medida simétrico, concretamente con el plano vertical a través del borde de goteo 253 como plano de simetría. Para conseguir esto, la pared de impacto 25 tiene forma sigmoide y el flanco izquierdo del órgano de distribución 21 está achaflanado, de manera que su artesa se va estrechando hacia abajo en la parte inferior en forma de cuña.

La pared conductora 25 o la pared de impacto 25' va fijada al órgano de distribución 21, por ejemplo atornillada, soldada (por ejemplo, soldadura por puntos o fijada mediante soldadura blanda).

La figura 6 muestra de forma muy esquemática tres ejemplos de órgano de distribución 21, en los que flanqueando la pared conductora 25 está previsto adicionalmente por lo menos un faldón 24' para influir en el flujo de gas. En el segundo ejemplo, el borde de goteo 253 se encuentra en una zona protegida, entre dos faldones 24' y 24''. El líquido descargado en forma de chorro 50a está indicado por medio de flechas.

En la figura 7 está representada la zona de salida del órgano de distribución 21, cuyo elemento de apantallamiento 24 es un cuerpo de desplazamiento formado por una lámina con curvatura parabólica. El líquido 50 que escapa a través del orificio del fondo 23 atraviesa en forma de chorro 50a un orificio 26 del cuerpo de desplazamiento 24, sin llegar a tener contacto con la superficie de éste, y se sigue desplazando a través de la zona de remanso 45 del flujo de gas 43 hacia la superficie de la guarnición 30.

La distancia entre el órgano de distribución 21, concretamente entre el vértice del cuerpo de desplazamiento 24 y la superficie de la empaquetadura 30 se elige preferentemente de una magnitud tal que la zona de remanso 45 quede situada en gran medida fuera de la guarnición 3. Con una distancia tal no se influye desfavorablemente en las condiciones de flujo en la guarnición 3, debido al órgano de distribución.

En lugar del cuerpo de desplazamiento 24 de la figura 7 se pueden prever también dos faldones 24', 24'', tal como está representado en el primer ejemplo de la figura 8.

Claims (11)

1. Columna a contracorriente (1) con un distribuidor de líquidos (2) que comprende una multitud de órganos de distribución (21) en forma de tubos o de artesas, que están situados esencialmente horizontales encima de la sección de la columna orientada verticalmente, distribuidos encima de una guarnición (3), y que presentan respectivamente varios orificios de salida (23), caracterizada porque los orificios de salida están previstos centrados en el fondo de los órganos de distribución y porque separadas y alrededor de los orificios de salida están previstas unas superficies de apantallamiento (24, 24', 24'', 240), que forman uno o varios recintos que desde la parte superior quedan exclusivamente accesibles a través de uno o varios orificios de salida y que hacia abajo se abren de tal manera que el líquido que sale de los orificios de salida no humedezca las superficies de apantallamiento.

2. Columna a contracorriente (1) con un distribuidor de líquidos (2) que comprende una multitud de órganos de distribución (21) en forma de tubos o de artesas, que están situados esencialmente distribuidos horizontalmente encima de la sección de la columna orientada verticalmente encima de una guarnición (3) y que presentan respectivamente varios orificios de salida (23), donde en cada órgano de distribución está prevista una pared conductora independiente (25, 25'), caracterizada porque la pared conductora se extiende desde la zona situada delante de los orificios de salida hasta verticalmente por debajo del órgano de distribución, donde la superficie de desvío está doblada hacia un plano vertical por el órgano de distribución y presenta una zona final que transcurre verticalmente (252).

3. Columna según la reivindicación 2, caracterizada porque la pared conductora (25) está realizada como placa de impacto (25') para los chorros de líquido (50a) que salen de los orificios (23).

4. Columna según una de las reivindicaciones 2 ó 3, caracterizada porque la pared conductora (25) presenta una estructuración (251a, 251b), que tiene un efecto para la película de líquido (50b) que influye en su distribución horizontal, y porque un borde de goteo (253, 253a) puede estar realizado de forma dentada.

5. Columna según una de las reivindicaciones 2 a 4, caracterizada porque la pared conductora (25) tiene forma de curva sigmoide en una sección vertical, perpendicular a la extensión longitudinal del órgano de distribución (21), pudiendo presentar esta curva también parcialmente unos tramos rectilíneos.

6. Columna según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizada porque el órgano de distribución (21) tiene forma de artesa y para influir en el flujo de gas presenta un flanco achaflanado (214).

7. Columna según una de las reivindicaciones 2 a 5, caracterizada porque en el órgano de distribución (21) y flanqueando la pared conductora (25) está previsto adicionalmente por lo menos un faldón (24', 24'') para influir en el flujo de gas.

8. Columna según una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizada porque las distancias entre los órganos de distribución (21, 24) y la superficie de la guarnición (30) son tan grandes que las zonas de remanso (25) quedan en gran medida fuera de la guarnición (3).

9. Columna según una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizada porque en el ámbito de las zonas de remanso (45), los flujos parciales (40) están realizados en gran medida simétricos entre sí y con relación a los planos verticales formados por los bordes de goteo (253).

10. Columna según una de las reivindicaciones 7 a 9, caracterizada porque el distribuidor (1) está dispuesto encima de una guarnición (3) que presenta una estructura ordenada, siendo la guarnición en particular una "guarnición de turbulencia" o una guarnición con "estructura de canales cruzados".

11. Procedimiento para el funcionamiento de una columna a contracorriente (1) con un distribuidor de líquidos (2) que comprende una multitud de órganos de distribución (21) en forma de tubos o de artesas, que están dispuestos en la columna encima de una guarnición (3) de tal manera que en un gas (4) que fluya hacia arriba se formen a la altura de los órganos de distribución varios flujos parciales (40), resultando zonas de remanso (45) entre la guarnición y los órganos de distribución, caracterizado porque mediante elementos de apantallamiento (24) o mediante una forma adecuada de los órganos de distribución se influye de tal manera en el flujo del gas y por lo tanto en las zonas de remanso y/o mediante las paredes conductoras (25) en el flujo del líquido (5) que se trata de distribuir, y que después de salir el líquido (50) de los órganos de distribución y antes de entrar en la guarnición, atraviesa en caída libre las zonas de remanso y eventualmente también otras zonas en las que el flujo del gas está exento de componentes de velocidad horizontales, debido a los cuales las gotas (50') serían arrastradas hacia arriba.