ES2554341T3 - Bandeja de fraccionamiento de flujo paralelo - Google Patents

Abstract

Bandeja (100) de puesta en contacto de vapor y de líquido que comprende: a) al menos una bajante o tubo de bajada (102) ubicada centralmente; b) un deflector (120) de bajante que define trayectos de flujo de líquido verticales para que el líquido fluya a través de cada bajante central sobre una bandeja subsiguiente; c) una pluralidad de plataformas (106) de puesta en contacto de vapor-líquido; d) dos bajantes laterales (104) próximas al perímetro exterior de dicho bandeja, teniendo cada bajante lateral una porción (124) de recepción de líquido y una porción (126) de distribución de líquido en que la porción de recepción dirige el líquido a la porción de distribución y la parte superior de la porción de distribución está cerrada herméticamente con una placa plana de tal modo que en uso la porción de distribución está cerrada sustancialmente de forma hermética contra el fluido que entra directamente desde una plataforma (106) de puesta en contacto próxima; y e) un deflector central (108) que se extiende entre al menos dos de dichas bajantes y que corta al menos una de dichas plataformas de puesta en contacto (106); en el que dicho deflector central (108) termina a corta distancia por debajo de la siguiente bandeja más alta para proporcionar un espacio que permita igualar la presión y el flujo de vapor; y en el que dicho deflector central (108) incluye también puertos de igualación (350) en el centro de la plataforma (306), a distancia de las entradas y salidas de bajante de tal manera que en uso los puertos de igualación no formen un atajo para que el líquido fluya desde una salida a una entrada sin fluir sobre la mayor parte de la plataforma (306).

Description

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DESCRIPCION

Bandeja de fraccionamiento de flujo paralelo ANTECEDENTES DEL INVENTO

Este invento se refiere a un aparato de puesta en contacto de vapor y de lfquido y a las caractensticas espedficas que mejoran la eficiencia y capacidad de esta operacion. El invento se refiere por tanto, por ejemplo, a un aparato utilizado como bandejas de fraccionamiento dentro de las columnas de destilacion fraccionaria. El invento puede ser utilizado tambien en una variedad de otras operaciones de puesta en contacto de gas y de lfquido tales como procesos de depuracion y absorcion de gas acido.

Las columnas de destilacion fraccionaria que tienen un numero de bandejas de destilacion verticalmente espaciadas son empleadas ampliamente en el tratamiento de hidrocarburos, industrias qmmicas y petroqmmicas. Por consiguiente, se ha dedicado una gran cantidad de investigacion, desarrollo, y creatividad para proporcionar bandejas de destilacion fraccionaria mejoradas. El desarrollo de la bandeja de fraccionamiento ha proporcionado por tanto muchas variaciones en la estructura de area de puesta en contacto, en el diseno de tubos de bajada, y en la estructura de bandeja total.

Los dispositivos de puesta en contacto de vapor y de lfquido son utilizados en una amplia variedad de aplicaciones para separar mezclas de lfquido o vapor. Una de las principales aplicaciones de los dispositivos de puesta en contacto de vapor y de lfquido es en la separacion de componentes qrnmicos mediante destilacion fraccionaria. Estos dispositivos son utilizados tambien para poner en contacto una corriente de gas con un lfquido de tratamiento que elimina selectivamente un componente de producto o una impureza de la corriente de gas.

Dentro de una columna que contiene dispositivos de puesta en contacto de vapor y de lfquido, el lfquido fluye en una direccion generalmente descendente y el vapor asciende verticalmente a traves de la columna. En cada dispositivo de puesta en contacto de vapor y de lfquido, el lfquido fluye en una direccion generalmente horizontal a traves del dispositivo y el vapor fluye hacia arriba a traves de perforaciones en el dispositivo. El flujo cruzado de las corrientes de vapor y de lfquido en cada el dispositivo genera una espuma para la puesta en contacto mtima de vapor y de lfquido y transferencia de masa.

El aparato puede ser utilizado en la separacion de esencialmente cualquier componente qrnmico sujeto a la separacion o purificacion por destilacion fraccionaria. Las bandejas de fraccionamiento son utilizadas ampliamente en la separacion de hidrocarburos espedficos tales como propano y propileno o benceno y tolueno o en la separacion de distintas fracciones de hidrocarburo tales como LPG (gas de petroleo licuado), nafta o queroseno. Los compuestos qrnmicos separados con el aparato objeto no estan limitados a hidrocarburos sino que pueden incluir cualquier componente que tenga suficiente estabilidad de volatilidad y de temperatura para ser separados por la destilacion fraccionaria. Ejemplos de estos materiales son acido acetico, agua, acetona, acetileno, estireno, acrilonitrilo estireno, butadieno, cresol, xileno, clorobencenos, etileno, etano, propano, propileno, xilenoles, acetato de vinilo, fenol, isobutano y butano normal, butilenos, pentanos, heptanos, hexanos, hidrocarburos halogenados, aldehfdos, eter tal como MTBE y TAME, y alcoholes incluyendo alcohol de butilo terciario y alcohol de isopropflo.

Un asunto importante en el campo de las columnas de puesta en contacto de vapor y de lfquido es mejorar la capacidad de las bandejas para permitir que el vapor y el lfquido fluyan de bandeja en bandeja sin inundarlas. Un segundo asunto importante en el campo es mejorar la eficiencia de las bandejas para transferencia de masa entre vapor y lfquido.

En un estudio clasico bien conocido realizado por Lewis W.K. en 1936, se encontro que la eficiencia de la transferencia de masa de las bandejas de puesta en contacto de vapor y de lfquido podna ser maximizada llevando un vapor sin mezclar a contacto con un lfquido que fluye a traves de cada bandeja sucesiva en la misma direccion (Caso 2). El Caso 2 es denominado como un flujo paralelo, que, como se ha utilizado aqrn, se refiere a un lfquido que fluye sobre bandejas verticales adyacentes o sucesivas en vez de a un lfquido que fluye sobre una unica bandeja. El caso 2 de Lewis asegura que la fuerza de accionamiento para transferencia de masa en una bandeja dada es casi la misma independientemente de donde ocurra la transferencia de masa en la bandeja. Debido a esto, se pueden obtener incrementos sustanciales de eficiencia cuando se utiliza una bandeja operada de acuerdo con el caso 2 de Lewis.

El documento US 5.223.183 de Monkelbaan y col., ensena una bandeja de flujo paralelo con al menos una bajante o tubo de descenso central y sin bajantes laterales. Las bajantes de cada bandeja estan alineadas con las bajantes de otras bandejas de la columna de tal modo que las bajantes de una bandeja estan inmediatamente por debajo de las de la bandeja de encima. Las salidas de una bajante estan directamente por encima de la entrada de otra. Un par de tabiques deflectores de lfquido inclinados sobre cada bajante conecta las salidas y entradas de bajantes verticalmente adyacentes y proporciona un trayecto de flujo de lfquido entrecruzado. Los deflectores de bajante impiden al lfquido de la bandeja de encima entrar en cada bajante y definen la direccion del flujo de lfquido sobre la plataforma de la bandeja. La superficie inclinada del deflector imparte tambien un momento horizontal al lfquido descendiente que tiende a empujar el lfquido y la espuma presentes en la bandeja hacia la entrada de la bajante de salida para esta porcion o zona de la bandeja. En ciertos disenos de las bandejas hay previsto un vertedero anti-penetracion perforado en la extremidad inferior de los deflectores de bajante, estando el vertedero perpendicular al deflector de bajante. Ademas, el flujo de espuma a una bajante de salida es constrenido por la bajante que esta justamente encima, lo que puede reducir la capacidad de la

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bandeja.

El documento 5.318.732 de Monkelbaan y col., ensena otra bandeja de fraccionamiento del tipo de multiples bajantes de flujo paralelo, que aumenta la capacidad de la bandeja previendo plataformas de reposo sin perforar que se extienden a traves de la superficie de la plataforma de la bandeja hacia fuera desde la abertura de entrada de la bajante junto con vertederos de entrada verticales fijados a la extremidad exterior de las plataformas de reposo. Los vertederos de entrada pueden funcionar como vertederos previos utilizados ademas en el vertedero de entrada convencional formado por la extension hacia arriba de la pared lateral de la bajante. Ademas, las plataformas de reposo ayudan a reducir la constriccion; sin embargo reducen tambien el area activa de la plataforma.

Por tanto una bandeja de gran capacidad perfeccionada que proporcione un diseno de flujo paralelo de Caso 2 de Lewis es necesaria en la tecnica.

El documento US 4.582.569 se refiere a un aparato de transferencia de masa, por ejemplo, una columna de destilacion o una columna de absorcion, del tipo que tiene una pluralidad de etapas de puesta en contacto de lfquido/vapor separadas una encima de la otra en una torre o columna. Cada etapa tiene un area activa donde se efectua el contacto mtimo entre una corriente de vapor ascendente y una corriente de lfquido que fluye sobre la etapa cuando se desplaza de etapa a etapa bajando en la columna, por lo cual se efectua el intercambio de componentes entre las corrientes de lfquido y de vapor.

El documento US 4.101.610 se refiere a una bandeja con tamiz ranurado que proporciona un trayecto de flujo de lfquido que incluye una seccion de flujo divergente adyacente a la entrada de lfquido, con ranuras que estan orientadas lejos de la lmea de corriente diametral de la bandeja en angulos elevados en la region de entrada de lfquido, de manera que supere los problemas de mala distribucion de fluido asociados con el flujo de lfquido divergente sobre la bandeja.

RESUMEN DEL INVENTO

Dos determinantes de la calidad de una bandeja de puesta en contacto son su eficiencia para realizar un proceso y su capacidad en terminos de trafico de lfquido o de vapor. Es un objetivo del sujeto del invento aumentar la eficiencia de las bandejas de puesta en contacto con la disposicion de puesta en contacto de vapor-lfquido del Caso 2 de Lewis. Es otro objetivo del invento proporcionar un aparato de puesta en contacto de vapor-lfquido con capacidad mejorada.

El invento comprende multiples configuraciones de una bandeja con multiples bajantes de flujo paralelo para procesos de puesta en contacto de vapor-lfquido tales como la separacion de compuestos qmmicos mediante destilacion fraccionaria o la retirada de un componente de una corriente de gas con un lfquido de tratamiento. En una realizacion, son incorporadas bajantes laterales a una bandeja de multiples bajantes de flujo paralelo que tienen un deflector central. En otra realizacion, las bajantes tienen una pared lateral inclinada que dirige el lfquido sobre la plataforma situada por debajo de la bajante. La pared lateral inclinada proporciona tambien volumen adicional por encima de la entrada de la bajante inferior para reducir la constriccion en esta entrada sin la necesidad de una plataforma de reposo. En otra realizacion, son combinadas las caracterfsticas de las dos primeras realizaciones.

Mas particularmente, el invento comprende en una forma del mismo, una bandeja de puesta en contacto de vapor-lfquido que incluye al menos una bajante centralmente ubicada. La bandeja de puesta en contacto de vapor-lfquido incluye ademas un medio para definir trayectos de flujo de lfquido vertical para lfquido que fluye a traves de cada bajante central sobre una bandeja subsiguiente que comprende un deflector de bajante inclinado. Una pluralidad de plataformas de puesta en contacto de vapor-lfquido es incluida sobre la bandeja. Dos bajantes laterales son incluidas proximas al penmetro exterior de la bandeja. Cada bandeja lateral tiene una porcion que recibe lfquido y una porcion de distribucion de lfquido en que la porcion de recepcion dirige el lfquido a la porcion de distribucion y la porcion de distribucion esta sustancialmente cerrada de forma hermetica contra el fluido que entra directamente procedente de una plataforma de puesta en contacto proxima. Un deflector central se extiende entre al menos dos de las bajantes y corta al menos con una de las plataformas de puesta en contacto.

En otra realizacion, el invento comprende una bandeja de puesta en contacto de vapor-lfquido que tiene una circunferencia generalmente circular e incluye una pluralidad de bajantes centrales que estan formadas por una primera pared lateral alargada y una segunda pared lateral alargada opuesta que se extiende a una distancia vertical mas corta por debajo de una plataforma de puesta en contacto proxima que la primera pared lateral alargada. Cada bajante incluye ademas una placa inferior que corta a la primera pared lateral alargada. La bandeja de puesta en contacto de vapor- lfquido incluye ademas un medio para definir los trayectos de flujo de lfquido verticales para el lfquido que fluye a traves de cada bajante sobre una bandeja subsiguiente que comprende un deflector de bajante inclinado, en que el deflector de bajante se extiende desde la segunda pared lateral alargada, corta a la placa inferior, y se extiende al menos a un plano vertical formado por la primera pared lateral alargada. Una pluralidad de plataformas de puesta en contacto de vapor- lfquido esta incluida sobre la bandeja. Un deflector central se extiende entre al menos dos de la pluralidad de bajantes y corta al menos una de las plataformas de puesta en contacto.

Otra forma del invento comprende una bandeja de puesta en contacto de vapor-lfquido que incluye al menos una bajante centralmente ubicada, un medio para definir trayectos de flujo de lfquido verticales para que el lfquido fluya a traves de cada bajante central sobre una bandeja subsiguiente que comprende un deflector de bajante inclinado, y una pluralidad

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de plataformas de puesta en contacto de vapor-Kquido. Un promotor de burbujas, que comprende una placa perforada, es situado sobre la bandeja para dirigir el Kquido desde el deflector de bajante inclinado a una de las plataformas de puesta en contacto. Un deflector central se extiende entre al menos dos de las bajantes y corta al menos una de las plataformas de puesta en contacto.

Aun otra forma del invento comprende una bandeja de puesta en contacto de vapor-lfquido que incluye una pluralidad de plataformas de puesta en contacto de vapor-lfquido y dos bajantes laterales proximas al penmetro exterior de la bandeja. Cada bajante lateral tiene una porcion de recepcion de lfquido y una porcion de distribucion de lfquido en que la porcion de recepcion dirige el lfquido a la porcion de distribucion. Hay incluida una cubierta o tapa sobre la porcion de distribucion del lfquido que impide que el lfquido procedente de una bajante lateral superior entre en la porcion de distribucion de lfquido. La cubierta dirige tambien el vapor en la porcion de distribucion de lfquido a un trayecto de flujo de vapor fuera del penmetro de la bandeja.

Aun otra forma del invento comprende una bandeja de puesta en contacto de vapor-lfquido que tiene una circunferencia generalmente circular e incluye al menos una bajante centralmente ubicada, una pluralidad de plataformas de puesta en contacto vapor-lfquido, y dos bajantes laterales proximas al penmetro exterior de dicha bandeja. Cada bajante lateral tiene una porcion de recepcion de lfquido y una porcion de distribucion de lfquido en que la porcion de recepcion dirige el lfquido a la porcion de distribucion. Un deflector central se extiende entre al menos dos de las bajantes y corta al menos una de las plataformas de puesta en contacto. El deflector central comprende una curva proxima a cada una de las bajantes laterales, que aumenta el tamano de las porciones de recepcion de lfquido.

El invento comprende ademas una bajante central para una bandeja de puesta en contacto de vapor-lfquido, que tiene una primera porcion y una segunda porcion, que es sustancialmente una imagen de espejo de la primera porcion. Cada una de las primera y segunda porciones incluye una primera pared lateral alargada, una segunda pared lateral alargada opuesta que se extiende en una distancia vertical mas corta por debajo de la plataforma de puesta en contacto proxima que la primera pared lateral alargada, una placa inferior que corta a la primera pared lateral alargada, un deflector de bajante inclinado que se extiende desde la segunda pared lateral alargada, y una pestana de extension. Las primera y segunda porciones encajan juntas de tal modo que cada una de las pestanas de extension se solapa con el deflector de bajante inclinado complementario y la segunda pared lateral alargada. En una realizacion particular, cada una de las primera y segunda porciones esta hecha de una unica lamina o chapa de material. La bajante central puede incluir ademas riostras entre la primera y segunda paredes laterales alargadas de cada porcion.

BREVE DESCRIPCION DE LOS DIBUJOS

Las anteriormente mencionadas y otras caractensticas y ventajas de este invento, y la manera de alcanzarlas, resultaran evidentes y seran mejor comprendidas con referencia a la siguiente descripcion de varias realizaciones del invento en union con los dibujos adjuntos, en los que:

La fig. 1 es una vista esquematica de una columna de puesta en contacto de vapor-lfquido que tiene una pluralidad de bandejas de puesta en contacto de vapor-lfquido de acuerdo con el presente invento;

La fig. 2 es una vista en planta esquematica de la primera realizacion de la bandeja de fraccionamiento de multiples bajantes de flujo paralelo del presente invento;

La fig. 3 es una vista en seccion transversal esquematica de una columna de bandejas de acuerdo con la fig. 2;

Las figs. 4A y 4B son vistas esquematicas de una valvula flotante;

La fig. 5 es una vista en planta esquematica de la bandeja de la fig. 2 que tiene un vertedero lateral orientada hacia atras y un deflector central doblado;

La fig. 6 es una vista en planta esquematica de la segunda realizacion de la bandeja de fraccionamiento de multiples bajantes de flujo paralelo del presente invento;

La fig. 7 es una vista en seccion transversal esquematica de una columna de bandejas de acuerdo con la fig. 6;

La fig. 8A es una vista isometrica inferior de una bajante central reforzada;

La fig. 8B es una vista isometrica superior de la bajante central reforzada de la fig. 8A;

Las figs. 9A a 14 son distintas vistas esquematicas de la tercera realizacion de la bandeja de fraccionamiento de multiples bajantes de flujo paralelo del presente invento; y

Las figs. 15 y 16 son vistas en seccion transversal esquematicas de otras realizaciones de la bandeja de fraccionamiento de multiples bajantes de flujo paralelo del presente invento.

Los caracteres de referencia correspondientes indican partes correspondientes a lo largo de todas las distintas vistas. Los ejemplos descritos aqrn ilustran distintas realizaciones del invento pero no debenan ser considerados como

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limitaciones al objeto del invento de ninguna manera.

DESCRIPCION DETALLADA

Con referencia a la fig. 1, se ha mostrado un ejemplo de una columna de puesta en contacto de vapor-Kquido que tiene una pluralidad de bandejas de puesta en contacto de vapor-Kquido del presente invento. Los detalles de las bandejas seran descritos en las realizaciones subsiguientes del invento. La columna 10 incluye una camara interior cilmdrica 11, una seccion superior 12, una seccion inferior 14, y una pluralidad de bandejas 16 de puesta en contacto de vapor-lfquido que tienen un perfmetro circular. La seccion superior 12 recoge vapor procedente de la camara 11 y suministra lfquido a la camara 11. En ciertas aplicaciones, tales como fraccionamiento continuo, la seccion superior 12 esta en comunicacion de fluido con un condensador que condensa el vapor y anade una parte del lfquido resultante al suministro de lfquido a la camara 11. La seccion inferior 14 recoge lfquido procedente de la camara 11 y suministra vapor a la camara 11. De manera similar a la seccion superior 12, en ciertas aplicaciones, tales como fraccionamiento continuo, la seccion inferior 14 esta en comunicacion fluida con un rehervidor que convierte una porcion del lfquido a vapor, que es anadido al suministro de vapor. La columna 10 puede incluir tambien una o mas alimentaciones intermedias que anaden una mezcla de lfquido o vapor al centro de la columna 10 con algunas bandejas 16 por encima de la alimentacion y algunas bandejas 16 por debajo de la alimentacion. Cada bandeja 16 comprende una plataforma 18 de puesta en contacto, en al menos una bajante 20, y al menos un deflector 22 de bajante inclinado.

Una realizacion particular del invento mostrada en las figs. 2 y 3 incluye una pluralidad de bandejas de fraccionamiento 100 con multiples bajantes de flujo paralelo que tiene al menos una bajante central 102 y dos bajantes laterales 104. Entre cada una de las dos bajante 102 y 104, cada bandeja 100 incluye areas activas en la forma de una plataforma perforada 106. La plataforma 106 es seccionada en dos por el deflector central 108.

La bajante central 102 incluye paredes laterales 110, una placa inferior 112, plataformas de reposo 114, y vertederos de entrada 116. La placa inferior horizontal 112, plana, se extiende entre las paredes laterales 110. Un numero de aberturas 118 estan previstas en la placa inferior para la salida del lfquido que se acumula dentro de la bajante central 102. El proposito de la placa inferior 112 es retardar el flujo de lfquido lo suficiente para que la parte inferior de la bajante central 102 sea dinamicamente cerrada de forma hermetica por lfquido al paso ascendente del vapor. Las aberturas pueden ser circulares, cuadradas o alargadas en cualquier direccion, es decir, a lo largo de la anchura o longitud de la bajante central 102. El cierre hermetico de la salida de la bajante para el flujo de vapor ascendente podrfa ser conseguido por otras estructuras tambien. Las plataformas de reposo 114 estan sin perforar, y son asf regiones inactivas, justo anteriores a las entradas de cada bajante central 102. La combinacion del vertedero de entrada 116 y de la plataforma de reposo 114 ayuda a impedir la constriccion proporcionando un area cerca de la entrada de la bajante central 102 que no anade vapor a la espuma.

Las bajantes centrales 102 pueden ser soportadas por cualquier medio convencional tal como un anillo de soporte, no mostrado, que esta soldado a la superfine interior de la pared de la columna. La plataforma 106 puede ser soportada, por ejemplo, por un soporte en angulo de hierro soldado a las paredes laterales 110 y el anillo de soporte soldado a la pared de la columna. Las bajantes centrales 102 y la plataforma 106 son empernadas, sujetas, o fijadas de otra manera a los soportes de manera que las bajantes centrales 102 y la plataforma 106 son mantenidas en posicion durante la operacion. Las bajantes centrales 102 pueden actuar como los soportes principales para la bandeja 100; sin embargo, puede necesitarse que se incluyan vigas de soporte adicionales para bandejas sustancialmente grandes. Ademas, se pueden utilizar bajantes centrales reforzadas.

Un deflector inclinado 120 esta situado entre la parte inferior de una bajante central 102 y la parte superior de una bajante central 102 inmediatamente por debajo de ella. Puede verse que los deflectores inclinados 120 se extienden entre las bajantes centrales 102 de tal manera que el lfquido no puede desplazarse horizontalmente sobre la bajante central 102 desde una superficie de plataforma 106 a otra. La bajada del lfquido desde una bajante central 102 se impide que caiga a la siguiente bajante central 102 inferior y debe fluir horizontalmente a traves de la plataforma 106 a una bajante diferente, ya sea una bajante lateral 104 como se ha mostrado en la fig. 3, u otra bajante central 102 con el fin de continuar a la bandeja subsiguiente. En esta realizacion dos deflectores inclinados 120 cubren la entrada de cada bajante central 102. Los reflectores inclinados 120 tienen pendientes opuestas que entregan lfquido sobre las porciones de plataforma 106 en diferentes lados de la bajante central 102 de tal manera que el lfquido fluye en la direccion de las flechas. En esta realizacion los deflectores inclinados 120 sobre un lado de la bandeja 100 se inclinan todos en la misma direccion, y los deflectores inclinados 120 sobre el otro lado (o la otra mitad) de la cara de la columna en la direccion opuesta. El lfquido fluye por tanto en la direccion opuesta sobre los dos lados de cualquier bandeja 100, pero fluye en la misma direccion (flujo paralelo) en todas las areas de plataforma 106 sobre un lado de cada bandeja 100. Un vertedero anti-penetracion o distribucion perforado 122 puede estar situado en la parte inferior de cada uno de los deflectores inclinados 120. En la presente realizacion, el vertedero de distribucion 122 esta inclinado desde 0 a 90 grados, preferiblemente 45 grados, con respecto a la horizontal.

Las bajantes laterales 104 estan previstas para mejorar la manipulacion de fluido en los lados de la bandeja 100. Cada una de las bajantes 104 incluye una porcion de recepcion 124 y una porcion de distribucion 126. La porcion de recepcion 124 incluye un vertedero lateral 128 y una placa inferior inclinada 130, sin perforar, que esta orientada para dirigir el lfquido hacia la porcion de distribucion 126. La porcion de distribucion 126 incluye una placa inferior 112, como se ha

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descrito antes con las bajantes centrales 102. Un deflector inclinado 120 y el vertedero de distribucion 122 estan situados por debajo de la porcion de distribucion 126.

La plataforma 106 esta perforada para permitir que el vapor fluya a traves de la plataforma 106 y haga contacto con el fluido sobre la plataforma 106. Las perforaciones pueden tener muchas formas incluyendo agujeros circulares, uniformemente espaciados y un numero de ranuras de direccionamiento de vapor. La ranuras estan orientadas de tal manera que el vapor sube a traves de la plataforma 106 a traves de esta ranuras imparte un empuje o momento al lfquido o espuma sobre la bandeja 100 en la direccion de la bajante de salida mas proxima. Se ha conseguido por tanto un paso mas rapido de la espuma a los medios de bajada y una disminucion en la altura de la espuma sobre la bandeja. Lo mas importante es que por la disposicion de ranuras adecuada el lfquido fluye uniformemente a traves de la plataforma 106 al medio de bajada. Estas ranuras y su funcion pueden parecerse a las descritas en el documento US 4.499.035 que es incorporado aqrn por referencia. El documento US 3.417.975 concedido a B. Williams y col., proporciona representaciones de una porcion del material de plataforma que tiene tanto perforaciones circulares como ranuras de direccionamiento de flujo. Esta patente esta incorporada tambien aqrn por sus ensenanzas en cuanto al diseno y uso de ranuras de direccionamiento de flujo.

La fig. 4A es una vista esquematica agrandada de una abertura de flujo alternativo dentro de la plataforma 106. La plataforma 106 tiene la valvula 130 en la abertura 132. La fig. 4B es una abertura de flujo alternativo con una abertura de tipo venturi 132' creada por extrusion o prensado de la plataforma 106. La valvula 130 es insertada en la abertura venturi 132' de la plataforma 106.

En el punto medio de cada bajante, un deflector central 108 se eleva desde cada area de plataforma 106 de la superficie de bandeja total. Este deflector central 108 puede estar formado de un numero de placas de conexion o de una sola placa. El deflector central 108 impide que el lfquido y la espuma presentes en los dos lados del deflector central 108 se mezclen. El deflector central 108 termina a una corta distancia por debajo de la siguiente bandeja mas alta para proporcionar un espacio que permita la igualacion de la presion y del flujo de vapor. El deflector central 108 incluye opcionalmente los puertos de igualacion en el centro de la plataforma, a distancia de las bajantes como se ha descrito en una realizacion posterior con referencia a las figs. 9A y 9B.

Como puede verse con referencia a las figs. 2 y 3, los vertederos laterales 128 son significativamente mas cortos que los vertederos de entrada 116 asociados con las entradas a las bajantes centrales 102. Esto puede limitar la capacidad de la bandeja 100 debido a que hay mas acumulacion de lfquido sobre la bandeja 106 proxima a la entrada de una bajante lateral 104 que proxima a la entrada de una bajante central 102. Un vertedero lateral 128' orientado hacia atras, un deflector central 108' orientado hacia atras, o ambos, como se ha mostrado en la fig. 5, cooperan con una bajante lateral que esta dividida desigualmente entre una porcion de recepcion y una porcion de distribucion para aumentar la longitud del vertedero lateral reduciendo por ello la diferencia en las cargas de vertido entre las bajantes laterales 104 y las bajantes centrales 102. Es tambien importante, el uso del vertedero 128' orientado hacia atras y el deflector central 108' orientado hacia atras aumenta el espacio de entrada de la bajante lateral 104, y por lo tanto, reduce la tendencia de estrangulamiento de la bajante. Asf la capacidad de la bajante lateral 104 es aumentada de manera que es sustancialmente igual a la capacidad de las bajantes centrales 102. Como se ha mostrado en la fig. 3, la pared de la columna puede servir como una pared lateral de las bajantes laterales. En otras realizaciones dos paredes laterales pueden definir la porcion de distribucion y/o la porcion de recepcion con una de las paredes laterales que conforma la forma de la columna en una relacion de tope o separada de ella.

Una segunda realizacion del invento, mostrada en las figs. 6 y 7, incluye una bandeja 200 que tiene al menos una bajante central 202. Cada bajante central 202 incluye una pared lateral 210a, una pared lateral acortada 210b, una placa inferior 212, un vertedero de entrada 216 definido por la porcion de la pared lateral 210b situada encima de la plataforma 206, una caja 234 de equilibrado de lfquido, y un deflector inclinado 220 con un vertedero anti-penetracion 222. La placa inferior 212 incluye aberturas 218 para la salida del lfquido que se acumula dentro de la bajante central 202. En esta realizacion, el deflector inclinado 220 esta incorporado en una pared lateral 210b para formar una bajante inclinada que proporciona volumen adicional por encima de la entrada a la bajante central 202. La extension de la pared lateral acortada 210b por debajo de la plataforma puede mejorar la resistencia mecanica de la bandeja y ayudar a soportar la plataforma. Sin embargo, no se requiere la extension de la pared lateral acortada 210b por debajo de la plataforma. Asf, si la primera pared lateral se extiende por debajo de la plataforma y la segunda pared lateral no se extiende por debajo de la plataforma, los requisitos en esta realizacion de que la segunda pared lateral alargada se extienda en una distancia mas corta por debajo de la plataforma que la primera pared lateral alargada son aun satisfechos. El volumen adicional impide la constriccion del lfquido y la espuma fluye sobre la entrada sin necesidad de una plataforma de reposo 114 como se ha mostrado en las figs. 2 y 3. La caja de equilibrado de lfquido 234, que puede estar ubicada en el centro de la bajante central 202, facilita la comunicacion de lfquido entre las dos porciones de cada bajante central 202, que estan inclinadas en diferentes direcciones. Esta caractenstica promueve el equilibrado del flujo de lfquido en el caso de que un lado de la bajante central 202 tenga una entrada o salida de lfquido mas alta que el lado opuesto. Las porciones de plataforma 206 son similares a las porciones de plataforma 106 descritas en la realizacion previa. Ademas, el deflector central 208 es similar al deflector central 108 descrito en la realizacion previa. En otra realizacion no mostrada, el deflector central se extiende mas alla de al menos una de las bajantes hacia la periferia de la bandeja. Esta extension del deflector central asegura un tiempo de residencia mas uniforme sobre la plataforma ubicada adyacente al penmetro de la bandeja.

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Como se ha descrito en la primera realizacion, las bajantes centrales reforzadas pueden ser utilizadas para soporte adicional para la bandeja 100. Las bajantes centrales puede proporcionar la mayona del soporte para la bandeja 200 de puesta en contacto y como la eficiencia de la bandeja es aumentada con menos bajantes centrales, las bajantes centrales reforzadas 202 pueden ser necesarias. Las bajantes centrales reforzadas 202, como se ha mostrado en las figs. 8A y 8B, pueden estar hechas con dos piezas (una con un deflector inclinado 220 inclinado de una manera y el otro inclinado en la direccion opuesta). Cada pieza puede estar hecha en su mayona de una unica lamina de material que es cortado y doblado a su forma. Asf hay tan pocas uniones como sea posible. Las piezas tienen cada una de ellas una pestana 254 que se solapa con la pared lateral acortada 210b y el deflector inclinado 220 de la pieza opuesta y coopera para formar una union fuerte entre las dos piezas y tambien para formar una caja de equilibrado de lfquido 234 modificada que facilita la transferencia de fluido entre las secciones de la bajante. Las pestanas 254 distribuyen la tension sobre la union entre las dos piezas de la bajante e incluye varias ranuras 256 para el flujo del lfquido. Los agujeros no estan situados cerca de las areas de alta tension. El borde superior de la bajante central 202 reforzada es plegado sobre sf y soldado para una resistencia mecanica adicional. Ademas, las riostras 258 pueden ser incluidas para aumentar la estabilidad lateral de la bajante y, asf, aumentar la resistencia mecanica de la bajante. En ciertas realizaciones con una bandeja de puesta en contacto sustancialmente grande (tal como las que tienen un diametro mayor de 4,88 m (16 pies), pueden ser utilizadas vigas estructurales en I para soporte adicional para la plataforma 206 mientras se limita el efecto adverso sobre la eficiencia de la bandeja que pueden provocar las bajantes adicionales.

Con el fin de mejorar el flujo del lfquido alrededor de los lados de la bandeja 200 y aumentar la capacidad de la bandeja, se ha presentado una tercera realizacion del invento que combina las dos primeras realizaciones. Bandejas 300 de multiples bajantes estan mostradas en las figs. 9A y 10. La bandeja 300 incluye al menos una bajante central 302, cada una de las cuales es similar en estructura a la bajante central 202, y bajantes laterales 304. Las bajantes laterales 304 son similares en estructura a las bajantes laterales 104 excepto en que las bajantes laterales 304 pueden incorporar una pared lateral inclinada para reducir la constriccion. Mas particularmente, la bandeja 300 incluye una bajante central 302 con una caja de equilibrado de lfquido 334, bajantes laterales 304, una plataforma 306, y un deflector central 308' orientado hacia atras similar al deflector central 108' descrito en la primera realizacion. La bandeja 300 puede incluir alternativamente un deflector central recto 308, como se ha mostrado en la fig. 11A. La bajante central 302, asf como las bajantes laterales 304 incluyen un deflector de bajante inclinado 320 con vertederos anti-penetracion 322. La bajante central 302 y las bajantes laterales 304 incluyen tambien una placa inferior 312 y aberturas 318. Las bajantes laterales 304 incluyen ademas una porcion de recepcion 324 y una porcion de distribucion 326.

El deflector central 308' incluye tambien puertos de igualacion 350 como se ve mejor en la fig. 9B. Los puertos de igualacion 350 permiten el equilibrado de los flujos de lfquido entre los lados de la plataforma 306 divididos por el deflector central 308' orientado hacia atras. Los puertos de igualacion 350 debenan ser mantenidos a distancia de las entradas y salidas de la bajante de modo que no formen un atajo para que el lfquido fluya desde una salida a una entrada sin que fluya sobre la mayor parte de la plataforma 306. Ademas la mezcla de vapor-lfquido es similar en ambos lados del deflector 308' en el centro de la plataforma 306, a distancia de las bajantes, mientras que las areas proximas a las bajantes tienen diferentes composiciones de vapor-lfquido en cada lado del deflector 308'. Particularmente, un lado del deflector 308' esta proximo a una salida de la bajante, mientras el lado opuesto del deflector 308' esta proximo a una entrada de la bajante. Los puertos de igualacion 350 pueden ser utilizados tambien en union con el deflector central recto 308.

El vapor puede entrar en la porcion de recepcion 324 con el lfquido en la forma de espuma. Por ello, puede ser necesario incluir un trayecto de salida para el vapor en la porcion de distribucion 326 para impedir el estrangulamiento. Como se ha mostrado en la fig. 10, el trayecto de salida por encima de la porcion de distribucion 326 incluye una pared lateral 351 para impedir que el lfquido entre y dirija el vapor entre la bajante lateral y el penmetro exterior de la bandeja, es decir, a lo largo de la pared interior de la columna. El trayecto de flujo puede continuar a lo largo de la pared exterior de la columna a la parte superior de la columna o el vapor puede ser ventilado por debajo de una porcion de plataforma 306 de una bandeja superior. Un dispositivo 352 de amortiguacion de impulso puede ser instalado en la porcion de distribucion de las bajantes laterales para reducir el momento de flujo de lfquido procedente de la porcion de recepcion.

Una variacion de las bajantes laterales 304 mostrada en las figs. 11A y 11B es que la parte superior de la porcion de distribucion 326 esta cerrada hermeticamente con la placa plana 336 para impedir el cortocircuito de lfquido procedente de la bajante superior. Ademas, el deflector central 308 coopera con la placa plana 336 para impedir que el lfquido depositado sobre la placa plana 336 discurra a la porcion de recepcion 324. Un vertedero de distribucion perforado 340 puede ser incluido bajo la porcion de distribucion 326 despues de la placa plana 336 de la porcion de distribucion inferior para mejorar la distribucion del lfquido. Alternativamente, un promotor 342 de burbujas puede ser incluido en vez del vertedero de distribucion 340.

Otros metodos para maximizar el area activa bajo la porcion de distribucion 326 estan mostrados en la fig. 12. El primer medio incluye una placa perforada 344 posicionada en un angulo por debajo de la porcion de distribucion 326. Un espacio 345 entre la plataforma 306 y la porcion de distribucion 326 permite que el vapor entre en el area bajo la placa 344 y las perforaciones permiten que el vapor pase a traves de la placa 344 y se mezcle con el lfquido depositado en la placa 344 procedente de la porcion de distribucion superior. Alternativamente, una placa plana perforada 346, similar a la placa 344, es utilizada en cooperacion con un deflector inclinado 320. En otra alternativa, es utilizada una placa perforada 348 que tiene una combinacion de ranuras, lamas, y/o valvulas. El area activa puede ser aumentada ademas incluyendo

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un promotor 342 de burbujas, con el espacio 345, por debajo de las salidas de la bajante central 302. El promotor de burbujas puede incluir tambien un vertedero exterior 343. Alternativamente, el promotor 342' de burbujas esta ubicado por debajo de la salida de la bajante central 302. El promotor 342' de burbujas no incluye un espacio 345, sin embargo, la parte de la plataforma de puesta en contacto 306 bajo el promotor 342' de burbujas tiene muchas mas perforaciones fraccionadas que el resto de la plataforma 306 de manera que el area abierta total de la plataforma 306 cubierta por el promotor 342' de burbujas es equivalente o mayor que el area abierta total de la placa perforada inclinada sobre la parte superior del promotor 342' de burbujas. Esta alternativa proporciona una fabricacion e instalacion mas faciles.

La fig. 13 muestra porciones de distribucion 326 que tienen deflectores inclinados 320 de diferentes inclinaciones diferentes vertederos de distribucion 322. Los deflectores inclinados 320 proporcionan un volumen aumentado sobre la porcion de distribucion 326 para mejorar la ventilacion de vapor y para reducir el estrangulamiento de la bajante, de manera similar a los deflectores inclinados asociados con las bajantes centrales 302. Con referencia a la lmea A, puede verse tambien que la porcion de recepcion 324 y la porcion de distribucion 326 de la bajante lateral 304 pueden estar disenadas con diferentes profundidades para aumentar la capacidad de la bajante.

La fig. 14 muestra varias porciones de distribucion 326 variables que omiten la placa inferior 312 y en su lugar tienen una pared lateral que se extiende en estrecha proximidad al deflector inclinado 320 directamente por debajo de la porcion de distribucion 326. La pared lateral deja un pequeno espacio por encima del deflector 320 con el fin de permitir que el lfquido escape de la porcion de distribucion 326 y no permitir que el vapor entre en la bajante lateral 304.

Aunque los metodos antes descritos pueden tener ventajas, pueden existir tambien ventajas en aplicaciones particulares para aumentar el area activa de la bandeja 300 reduciendo simplemente el area de la porcion de distribucion 326.

El asunto de la constriccion puede ser abordado alternativamente como se ha mostrado en la fig. 15. La bandeja 400 de puesta en contacto de vapor-lfquido incluye al menos una bajante central 402 escalonada y una pluralidad de bajantes laterales 404 escalonadas. Estas bajantes escalonadas incluyen una pared lateral 410 escalonada que aumenta el volumen sobre la entrada a una bajante inferior en vez de extender el deflector inclinado 420 verticalmente.

La bandeja 500, mostrada en la fig. 16, comprende otras variaciones de las bajantes centrales 502. Las paredes laterales 510 estan inclinadas o escalonadas en ambos lados de la bajante para aumentar mas el volumen sobre las porciones de plataforma 506.

Deberfa observarse que aunque varias de las figuras muestran bajantes que tienen diferentes disenos sobre diferentes bandejas en la misma columna, se espera que las bandejas de un diseno similar sean utilizadas en una unica columna o en una seccion de una columna. Deberfa resaltarse tambien que aunque se han mostrado y descrito bandejas de puesta en contacto sustancialmente circulares, otras formas, tales como forma poligonales, pueden ser tambien imaginadas.

El tamano ffsico de cualquier porcion de una bandeja de multiples bajantes de flujo paralelo debe ser elegido por un experto disenador que considere todos los aspectos de la operacion pretendida de la bandeja. El espaciamiento entre las bandejas verticalmente adyacentes estara normalmente entre 20 y 91 cm (8-36 pulgadas) y esta preferiblemente entre 30-61 cm (12-24 pulgadas). El area abierta total del area de la plataforma es generalmente del orden del 5 al 20 por ciento. Para la plataforma con orificios de tamiz y ranuras, el diametro de agujero normal de las perforaciones circulares puede oscilar desde 0,3 a 2,6 cm (1/8-1.0 pulgadas). Es normalmente preferido un tamano de orificio de 0,47 a 0,64 cm (3/16-1/4 pulgadas). El area abierta provista por las ranuras es desde 0,25 a 5 por ciento del area de la plataforma. Un grosor representativo de la plataforma es 0,19 cm (0,075 pulgadas) a 0,34 cm (0,14 pulgadas).

Las aberturas de entrada rectangulares de las bajantes centrales son normalmente de 6 a 25 cm de ancho (2,5-10 pulgadas). La altura de una bajante medida desde el borde superior horizontal de la primera pared lateral al borde inferior de la primera pared lateral es normalmente de entre un 40 a 80% del espaciamiento entre dos bandejas adyacentes. Esto incluye la altura en la que la primera pared lateral se extiende por encima de la plataforma y por debajo de la plataforma. Asf, la altura de la bajante es equivalente a la altura total de la pared lateral mas alta. El espaciamiento entre las dos bandejas adyacentes es la distancia vertical medida entre la plataforma de las dos bandejas. La altura del deflector central de lfquido/vapor sobre la plataforma sera normalmente aproximadamente del 50 al 90% del espaciamiento entre dos bandejas adyacentes. La anchura de las bajantes centrales puede ser diferente unas de otras dependiendo de su longitud. La bajante lateral esta en algunas realizaciones dimensionada de tal manera que su area de entrada superior e similar al area de entrada superior de las bajantes centrales.

Aunque el invento ha sido descrito con referencia a realizaciones particulares, sera comprendido por los expertos en la tecnica que la bandeja puede ser disenada combinando los elementos descritos anteriormente y que pueden hacerse distintos cambios y pueden sustituirse equivalentes para elementos de los mismos sin salir del marco del invento. Ademas, pueden hacerse muchas modificaciones para adaptar una situacion o material particular a las ensenanzas del invento sin salir del marco del invento.

Claims (9)

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   REIVINDICACIONES

   1. Bandeja (100) de puesta en contacto de vapor y de Kquido que comprende:

   a) al menos una bajante o tubo de bajada (102) ubicada centralmente;

   b) un deflector (120) de bajante que define trayectos de flujo de Ifquido verticales para que el Ifquido fluya a traves de cada bajante central sobre una bandeja subsiguiente;

   c) una pluralidad de plataformas (106) de puesta en contacto de vapor-Kquido;

   d) dos bajantes laterales (104) proximas al penmetro exterior de dicho bandeja, teniendo cada bajante lateral una porcion (124) de recepcion de lfquido y una porcion (126) de distribucion de lfquido en que la porcion de recepcion dirige el Kquido a la porcion de distribucion y la parte superior de la porcion de distribucion esta cerrada hermeticamente con una placa plana de tal modo que en uso la porcion de distribucion esta cerrada sustancialmente de forma hermetica contra el fluido que entra directamente desde una plataforma (106) de puesta en contacto proxima; y

   e) un deflector central (108) que se extiende entre al menos dos de dichas bajantes y que corta al menos una de dichas plataformas de puesta en contacto (106); en el que dicho deflector central (108) termina a corta distancia por debajo de la siguiente bandeja mas alta para proporcionar un espacio que permita igualar la presion y el flujo de vapor; y

   en el que dicho deflector central (108) incluye tambien puertos de igualacion (350) en el centro de la plataforma (306), a distancia de las entradas y salidas de bajante de tal manera que en uso los puertos de igualacion no formen un atajo para que el lfquido fluya desde una salida a una entrada sin fluir sobre la mayor parte de la plataforma (306).
2. 2. La bandeja de puesta en contacto de vapor-lfquido segun la reivindicacion 1, que comprende ademas una plataforma de reposo (114) y un vertedero (116) inmediatamente antes de cada una de dichas bajantes centrales (102) de tal manera que el lfquido deba fluir sobre el vertedero y a continuacion a la plataforma de reposo antes de entrar en dichas bajantes centrales.
3. 3. - La bandeja de puesta en contacto de vapor-lfquido segun la reivindicacion 1, que comprende ademas un vertedero de bajante lateral (128) inmediatamente antes de la porcion de recepcion.
4. 4. La bandeja de puesta en contacto de vapor-lfquido segun la reivindicacion 3, en la que dicho deflector central (108) esta orientado hacia atras y coopera con una bajante lateral (104) dividida de forma desigual para aumentar la longitud del vertedero de bajante lateral y el espacio de entrada situado por encima de la porcion de recepcion (124).
5. 5. La bandeja de puesta en contacto de vapor-lfquido segun la reivindicacion 1, que comprende ademas un vertedero (122) anti-penetracion ubicado en una extremidad inferior de cada deflector (120) de bajante, en que dicho vertedero anti- penetracion esta perforado y orientado sustancialmente perpendicular al deflector de bajante.
6. 6. La bandeja de puesta en contacto de vapor-lfquido segun la reivindicacion 1, en que la porcion de distribucion (126) tienen una anchura y altura diferentes que la porcion de recepcion (124).
7. 7. La bandeja de puesta en contacto de vapor-lfquido segun la reivindicacion 1, en la que una pared lateral de la porcion de distribucion se extiende en proximidad estrecha a la parte superior de la bajante de la siguiente bandeja inferior.
8. 8. La bandeja de puesta en contacto de vapor-lfquido segun la reivindicacion 1, que comprende ademas un promotor (342) de burbujas proximo al menos a una de una salida de cada una de dichas bajantes centrales y de la porcion de distribucion de cada una de dichas bajantes laterales.
9. 9. - La bandeja de puesta en contacto de vapor-lfquido segun la reivindicacion 1, que comprende ademas una cubierta o tapa (320) sobre la porcion de distribucion que impide que el lfquido que proviene de una bajante lateral superior entre en la porcion de distribucion del lfquido, dirigiendo tambien dicha cubierta el vapor en la porcion de distribucion de lfquido a un trayecto de flujo de vapor entre la bajante lateral y el penmetro exterior de dicho bandeja.