ES2629434T3 - Sección de alimentación de una columna de separación - Google Patents

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Abstract

Una sección (10) de columna de contacto que comprende: - una entrada (12) de línea de alimentación capaz de introducir una alimentación (15) que es al menos parcialmente líquida a un dispositivo (14) de distribución de alimentación, caracterizada por que - el dispositivo (14) de distribución de alimentación comprende una cámara entre la entrada de la línea de alimentación y la sección de columna de contacto, en la que dicha cámara tiene un área de sección transversal que es mayor que la de la entrada de la línea de alimentación y - en el que el dispositivo de distribución de alimentación comprende además un tabique dentro de la cámara en un punto entre la entrada (12) de la línea de alimentación y una parte interior de la sección de columna de contacto, en la que dicho tabique tiene al menos una abertura dimensionada para causar que un flujo de alimentación a través de la abertura se encuentre en una condición de estrangulamiento y simultáneamente se vaporice al menos parcialmente antes de entrar a la parte interior de la sección de columna de contacto

Description

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DESCRIPCION
Seccion de alimentacion de una columna de separacion Campo de la invencion
La presente invencion se refiere en general a columnas de separacion. En particular, se refiere a columnas de destilacion en las que la corriente de alimentacion es una fase lfquida o una mezcla de gas y lfquido aguas arriba de la columna, pero en las que la alimentacion se vaporiza o se vaporiza adicionalmente antes de entrar en la columna. Dichas columnas contienen una seccion de la columna a cuyo interior se dirige un flujo de alimentacion desde una o mas entradas. Existe una necesidad en el campo de mejorar la introduccion de la corriente de alimentacion a dichas columnas y de mejorar la distribucion de alimentacion a dichas secciones.
Descripcion general de la tecnica
La vaporizacion subita por cambio brusco de presion (“flashing”) es un fenomeno comun en las columnas de destilacion en las que al menos una parte de una corriente de alimentacion experimenta un cambio de fases cuando se reduce a la presion predominante de la columna. La corriente de alimentacion resultante que entra en la columna es entonces una mezcla de gas/lfquido. En base a los requisitos de procesamiento, ha resultado diffcil en la aplicacion introducir de manera eficaz y eficiente dicha alimentacion a una columna.
Cuando hay una seccion de separacion superior, al menos una seccion por encima de la ubicacion de entrada de alimentacion, un requisito estandar es que la parte gaseosa de la corriente de alimentacion sea distribuida de manera uniforme a la seccion de separacion superior. Un requisito relacionado es que, idealmente, no haya picos de velocidad local del flujo de gas. Cuando hay una seccion de separacion inferior, al menos una seccion por debajo de la ubicacion de entrada de alimentacion, un requisito estandar es que cualquier parte lfquida de la corriente de alimentacion sea recogida y dirigida a la seccion de separacion inferior. La seccion de separacion inferior puede contener una ubicacion espedfica, tal como una entrada a un distribuidor de lfquido.
Una practica en la industria es la de evitar grandes cantidades de vaporizacion instantanea en el interior de las columnas interiores mediante la reduccion de la presion de las corrientes de alimentacion con un dispositivo aguas arriba de la columna que reduce la presion de la corriente de alimentacion a la presion deseada en la propia columna. La corriente de alimentacion que sale del dispositivo aguas arriba y que se desplaza a la columna, normalmente a traves de un tubo, es una mezcla gas/lfquido que tiene una fraccion significativa de gas. La gran cantidad de gas significa que o bien el tubo debe tener un diametro relativamente grande con el fin de mantener la velocidad de flujo de la mezcla gas/lfquido baja en el interior del tubo o bien, en el caso en el que el diametro del tubo es pequeno, el flujo resultante tiene una velocidad indeseablemente alta en el interior del tubo.
Un tubo grande no es deseable, ya que requiere una mayor altura de la seccion de corriente de alimentacion de la columna. Esto aumenta la altura total necesaria para la columna, lo cual afecta negativamente al coste de diseno, el coste de construccion, los costes de operacion y los costes de mantenimiento. El enrutamiento de tubos grandes es tambien mas diffcil, ocupa mayores cantidades de espacio y es mas caro. El inconveniente de los tubos pequenos es el mayor riesgo de problemas de erosion debido a la alta velocidad de flujo y otras caractensticas de la mezcla gas/lfquido.
Frecuentemente, el dispositivo aguas arriba es un medio de control de flujo en forma de una valvula de control. La valvula de control facilita la mayor parte de la reduccion de presion. La fraccion significativa de gas producida por esta etapa de reduccion de presion impone problemas adicionales en el diseno y el dimensionamiento de dichas valvulas. Esto es debido a que las condiciones de salida son muy diferentes de las condiciones de entrada. Debido al flujo de dos fases (mezcla de gas/lfquido), la ubicacion de la valvula aguas arriba de la columna, asf como el tubo aguas abajo de la valvula, debe ser disenada con cuidado con el fin evitar los problemas creados por la inestabilidad del flujo y la erosion.
Pueden encontrarse ejemplos y una discusion de la practica industrial actual en Distillation Operation de H. Kister, (libro publicado por McGraw-Hill, ISBN 10-X), espedficamente con la Figura 2.2j, que explica el uso de una entrada tangencial a la columna con el fin de satisfacer los requisitos de procesamiento descritos anteriormente.
Packed Tower Design and Applications de R.F. Strigle Jr, (libro publicado por Gulf Publishing Co en 1994 [2a Ed.], ISBN 0-88415-179-4) proporciona algunos ejemplos en las Figuras 10-15 y 10-16 para corrientes de alimentacion que producen mezclas gas/lfquido cuando la presion de la corriente de alimentacion se reduce a la de la columna. Un ejemplo utiliza una camara donde tiene lugar la vaporizacion subita. En un segundo ejemplo, se ha proporcionado un canal circular a lo largo de las paredes de la columna y la alimentacion es dirigida hacia arriba y al interior de ese canal. Ambos ejemplos se aplican a columnas de diametro pequeno.
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El documento WO 2008/104900 describe un sistema de destilacion y un procedimiento para la destilacion mediante vaporizacion de una solucion Uquida y su posterior condensacion. El sistema comprende una unidad de control, un deposito, una camara de separacion de fases, un medio generador de energfa y una unidad para condensar vapor.
Algunos ejemplos espedficos en los que las condiciones descritas anteriormente relativas a las corrientes de alimentacion con vaporizacion subita son particularmente frecuentes son en refinenas de petroleo y plantas petroqmmicas; particularmente en columnas de destilacion atmosferica y a presion y, espedficamente, en las columnas de destilacion al vado. Una ubicacion espedfica en algunas columnas de destilacion al vado es el retorno del recalentador a la columna, donde la mezcla gas/lfquido es introducida a la columna desde un recalentador, donde el recalentador sirve como medio de vaporizacion.
Una persona con conocimientos ordinarios en la materia reconocera que las condiciones descritas anteriormente y los problemas asociados estan presentes, al menos en cierto grado, en todos los dispositivos de contacto en los que hay presente una alimentacion con vaporizacion subita en el sistema.
Sumario de la invencion
Un objeto de la presente invencion es facilitar la introduccion y la distribucion de una corriente de alimentacion con vaporizacion subita a una columna de un dispositivo de contacto.
Un objeto es proporcionar un dispositivo de distribucion de alimentacion que permita sustancialmente la vaporizacion subita de la corriente de alimentacion en una o mas ubicaciones deseadas dentro del dispositivo de distribucion de alimentacion.
Mas espedficamente, la invencion se caracteriza por lo que se indica en las reivindicaciones independientes.
En varias realizaciones de la presente invencion, la ubicacion o las ubicaciones de vaporizacion subita deseadas estan dentro del dispositivo de distribucion de alimentacion y fuera de la pared exterior de la columna del dispositivo de contacto. En ciertas realizaciones, esto se consigue en parte manteniendo la presion de la corriente de alimentacion a una presion suficientemente alta hasta dicha ubicacion o ubicaciones. En ciertas realizaciones, el mantenimiento de la presion se consigue disponiendo aberturas con suficiente cafda de presion en el interior del dispositivo de distribucion de alimentacion en el que tiene lugar la vaporizacion subita o la vaporizacion. Mas espedficamente, la vaporizacion subita de la corriente de alimentacion se produce sustancialmente cuando la corriente fluye a traves de las aberturas y el flujo a traves de las aberturas se encuentra en condiciones de estrangulamiento u obstruccion (o cnticas).
Ademas, un objeto de ciertas realizaciones de la presente invencion es proporcionar un dispositivo de distribucion de alimentacion que pueda ser usado para distribuir el gas producido por la vaporizacion subita de la alimentacion de manera mas uniforme a lo largo del area de seccion transversal de una seccion de separacion por encima de la ubicacion de alimentacion en comparacion con la distribucion sin dispositivos de distribucion de alimentacion o con otros dispositivos de distribucion de alimentacion.
Un objeto adicional de ciertas realizaciones de la presente invencion es, individualmente o junto con una distribucion mas uniforme de la alimentacion, el uso del dispositivo de distribucion de alimentacion para reducir la magnitud maxima de la velocidad local de al menos una parte del gas vaporizado subitamente a partir de la alimentacion a medida que es introducido a una seccion de separacion por encima de la ubicacion de alimentacion.
Un objeto adicional de ciertas realizaciones de la presente invencion es facilitar el mezclado ideal, de manera uniforme, del gas producido por la vaporizacion subita de una alimentacion con el gas procedente desde una seccion de separacion por debajo de la seccion de entrada de alimentacion.
Breve descripcion de los dibujos
La Fig. 1 es un esquema de una columna de destilacion.
La Fig. 2A es una vista desde arriba de una seccion de una columna con un dispositivo de distribucion de alimentacion conico abierto.
La Fig. 2B es una representacion de una vista lateral de la seccion de la Fig. 2A.
La Fig. 3A es una vista desde arriba de una seccion de una columna con un dispositivo de distribucion de alimentacion conico particionado.
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La Fig. 3B es una representacion de una vista lateral de la seccion de la Fig. 3B.
La Fig. 4 es una representacion de una vista lateral de una seccion que tiene un dispositivo de distribucion de alimentacion conico.
La Fig. 5 es una representacion de una vista lateral de una seccion inferior de una columna que tiene un dispositivo de distribucion de alimentacion conico abierto.
La Fig. 6A es una vista desde arriba de una seccion de una columna que tiene una pared 50 realizacion de un dispositivo de distribucion de alimentacion que tiene una camara 52 con forma de rodea la pared exterior de la columna.
La Fig. 6B es una vista desde arriba de una seccion de una columna que tiene una pared 50 realizacion de un dispositivo de distribucion de alimentacion que tiene una camara 52 con forma de rodea la pared exterior de la columna.
La Fig. 6C es una representacion de una vista lateral de un corte A-A de la columna y del distribucion de alimentacion de la Fig. 6B.
Descripcion detallada de las realizaciones ejemplares
Existen numerosos tipos y variantes de columnas de dispositivos de contacto. Algunas de las columnas de dispositivos de contacto estandar son columnas de destilacion, columnas de separacion y columnas de absorcion. Ademas de las columnas con un unico proposito, algunas columnas de contacto son combinaciones de dos o mas procedimientos estandar (es decir, destilacion y absorcion). Ademas, hay categonas tales como columnas empacadas y columnas de bandeja. Una persona con conocimientos ordinarios en la materia reconocera la aplicabilidad de la presente invencion en todos los tipos y las variantes de dispositivos de contacto enumerados anteriormente, ademas de los no enumerados espedficamente, pero reconocidos en la tecnica, en los que al menos es posible que existan dichas condiciones de alimentacion con vaporizacion subita.
La Fig. 1 muestra una columna 1 de dispositivo de contacto como una columna de destilacion al vado con una entrada 2 de alimentacion principal y dos salidas 3 y 4. Se proporciona una salida para cada producto a separar a partir de la alimentacion mediante la seccion 5 de separacion proporciona por encima y la seccion 6 de separacion proporcionada por debajo de la ubicacion de la entrada de la alimentacion principal. Ademas de la alimentacion 2 principal, hay una entrada 7 de alimentacion de retorno, reflujo, situada por encima de la entrada de alimentacion principal y una entrada 8 de alimentacion, retorno de recalentador, situada en la seccion inferior de la columna. En aras de la simplicidad, se ha omitido el sistema que produce el vado.
En las Figuras 2A y 2B se presenta mas detalladamente una seccion de entrada de alimentacion. La Fig. 2A muestra la pared lateral de una columna 10 de dispositivo de contacto que rodea la parte interior de la columna del dispositivo de contacto. Fijado al exterior de la columna 10, hay un dispositivo 14 de distribucion de alimentacion. El dispositivo de distribucion de alimentacion es alimentado por la alimentacion 15 desde la lmea 12.
El dispositivo de distribucion de alimentacion esta formado de manera que el flujo de la corriente de alimentacion en algun punto en el interior del dispositivo de distribucion de alimentacion, y antes de la entrada a la columna, se encuentra en una condicion cntica (estrangulado). A medida que la presion de la alimentacion se reduce, debido, por ejemplo, al menos en parte, a la friccion del flujo y a la menor altura de la columna de fluido en la lmea 12, el flujo de alimentacion se vaporiza significativamente. El dispositivo 14 de distribucion de alimentacion tiene un area de seccion transversal seleccionada para permitir el paso de la mezcla de dos fases formada. El area de seccion transversal es relativamente pequena y, por lo tanto, causa el estrangulamiento del flujo. Este estrangulamiento establece un caudal maximo que puede conseguirse a traves del dispositivo de distribucion de alimentacion.
En la practica, la alimentacion 15 fluye a traves de la lmea 12 a un caudal masico y a una primera presion durante el funcionamiento normal. La columna de contacto se mantiene a una segunda presion que es inferior a la primera presion. Cuando la alimentacion sale del dispositivo de distribucion de alimentacion, en base a la diferencia de presion, la parte lfquida de la alimentacion se expandira, se vaporizara y la alimentacion entrara en la columna desde cada una de las aberturas (se muestra una unica abertura en las Figuras 2, 4 y 5 mientras que se muestran multiples aberturas en 3 y 6) y, en algun punto dentro del dispositivo 14 de distribucion de alimentacion, el flujo de alimentacion se encontrara en condiciones cnticas (estrangulado).
En base al caudal masico en la entrada de alimentacion, hay un punto en el que la diferencia entre la primera presion y la segunda presion en la columna ya no afecta a la cantidad de alimentacion que entra a la columna de contacto. Esto es debido al hecho de que ya no puede pasar mas alimentacion a traves del dispositivo 14 de distribucion de alimentacion debido al fenomeno de estrangulamiento. El punto en el que la reduccion de la segunda presion no tiene un efecto sobre la cantidad de alimentacion que entra a la columna a traves del
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dispositivo de distribucion de alimentacion se define como el punto cntico. Para todas las segundas presiones desde el punto cntico a todas las presiones por debajo del punto cntico, el flujo a traves del dispositivo 14 de distribucion de alimentacion se considera que esta en una condicion cntica o estrangulada.
Por lo tanto, el area de seccion transversal total del dispositivo de distribucion de alimentacion debena ser tal que se consiga una condicion cntica para el flujo a traves del dispositivo. El area de seccion transversal total variara de una instalacion a otra y el area se elige para trabajar espedficamente con las condiciones de funcionamiento, por ejemplo, el caudal masico de funcionamiento, el intervalo de temperaturas de funcionamiento, el intervalo de presiones de funcionamiento, la composicion del flujo, etc., en cada instalacion. La seleccion del area de seccion transversal total puede ser realizada usando calculos estandar o con la ayuda de herramientas tales como el software Computational Fluid Dynamics.
Cuando el flujo de alimentacion esta en una condicion cntica (estrangulado), el unico medio para aumentar el caudal maximo es aumentando el area de seccion transversal total o aumentando la primera presion.
La corriente 15 de alimentacion entra al dispositivo 14 de distribucion de alimentacion en el exterior de la pared 10 de la columna de contacto. En el presente ejemplo de las Figs. 2A y 2B, el dispositivo 14 de distribucion de alimentacion tiene una forma generalmente conica o trapezoidal. El dispositivo 14 de distribucion de alimentacion contiene una camara de expansion entre la lmea 15 de alimentacion y la columna 10. La camara de expansion tiene un area de seccion transversal que es mayor que la de la lmea 12 de alimentacion. Aunque la forma se muestra generalmente como conica/trapezoidal, una persona con conocimientos ordinarios en la materia reconocera una diversidad de formas tanto regulares como irregulares que no se alejan del alcance de la presente invencion.
El dispositivo de distribucion de alimentacion puede ser usado junto con una bandeja de chimenea y/u otro dispositivo o dispositivos conocidos por una persona con conocimientos en la materia, que se usan en columnas de contacto. Dichos dispositivos conocidos pueden ser un canal con forma de anillo, varias cajas de vaporizacion subita situadas adecuadamente, u otras geometnas que permiten que el gas 26 procedente desde la seccion de separacion inferior pase a traves de la seccion de alimentacion y/o recoja el lfquido resultante desde el dispositivo de distribucion de alimentacion y/o desde la seccion de separacion superior (si existe dicha seccion).
Aunque el presente ejemplo muestra un unico dispositivo 14 de distribucion de alimentacion conectado a una unica lmea 12 de alimentacion para introducir la alimentacion a la columna, puede haber uno o mas conjuntos de dispositivo y lmea de distribucion de alimentacion adicionales que introducen una o mas alimentaciones adicionales a una seccion de una columna. Ademas, un unico dispositivo de distribucion de alimentacion puede ser alimentado por mas de una lmea de alimentacion.
El tamano y el numero de las aberturas del dispositivo de distribucion de alimentacion, junto con el tamano y la forma de la camara de expansion, pueden seleccionarse de manera que la alimentacion en el interior del dispositivo 14 de distribucion de alimentacion se mantenga sustancialmente en fase lfquida hasta que la alimentacion alcance el punto en el que se produce una vaporizacion significativa. Dichas caractensticas del dispositivo de distribucion de alimentacion pueden disenarse y elegirse tambien de manera que la alimentacion al dispositivo 14 de distribucion pueda tener una fraccion de gas/vapor.
Con el fin de minimizar los costes de funcionamiento y de mantenimiento, es deseable mantener un flujo sustancialmente lfquido en la lmea 12 de alimentacion. Las condiciones para mantener ese flujo sustancialmente en fase lfquida se basan, al menos en parte, por ejemplo, en la propia alimentacion, asf como en cualquier proceso que haya tenido lugar aguas arriba de la columna de contacto. La seleccion de las dimensiones y la colocacion apropiadas del area de seccion transversal total del dispositivo 14 de distribucion de alimentacion permite que la vaporizacion de la alimentacion tenga lugar en la ubicacion deseada en el interior del dispositivo y antes de la seccion de columna de contacto.
Las Figs. 2A y 2B muestran una realizacion de un dispositivo de distribucion de alimentacion en una parte central de una columna de contacto. En la Fig. 2B, se muestra debajo del dispositivo 14 de distribucion de alimentacion una seccion de separacion inferior con un distribuidor 21 de lfquido y unos medios 22 de separacion, por ejemplo, un lecho compacto. La seccion de separacion inferior se muestra emitiendo una corriente 26 de gas. Cuando la entrada de alimentacion a una columna de contacto esta situada tal como se muestra, puede ser ventajosa la adicion de una bandeja de chimenea y chimeneas (no mostradas). La corriente 26 de gas fluira a traves de las chimeneas y eventualmente a la seccion de separacion superior. Por encima de la seccion de entrada de alimentacion, se muestra una seccion de separacion superior con medios 20 de separacion, por ejemplo, un lecho compacto.
Una seccion de entrada de alimentacion segun una realizacion de la presente invencion se presenta mas detalladamente en las Figs. 3A y 3B. La Fig. 3A muestra la pared lateral de una columna 10 de dispositivo de
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contacto que rodea la parte interior de la columna del dispositivo de contacto. Fijado al exterior de la columna 10, hay un dispositivo 14 de distribucion de alimentacion que tiene una pluralidad de aberturas 18A, 18B y 24 (mostradas). El dispositivo de distribucion de alimentacion es alimentado con la alimentacion 15 mediante la lmea 12.
Una caractenstica clave del dispositivo de distribucion de alimentacion es que el flujo de corriente de alimentacion a traves de orificios, por ejemplo, 16A y 16B, al interior de la columna se produce en condicion cntica (estrangulada). El flujo se estrangula en los orificios 18A, 18B y 24 y este estrangulamiento establece el caudal maximo que puede conseguirse a traves de los orificios.
La alimentacion 15 fluye a traves de la lmea 12 a un caudal masico y a una primera presion. La columna de contacto se mantiene a una segunda presion, que es inferior a la primera presion. Cuando la alimentacion sale del dispositivo de distribucion de alimentacion, en base a la diferencia de presion, la parte lfquida de la alimentacion se expandira, se vaporizara y la alimentacion entrara en la columna desde cada abertura y el flujo de alimentacion a traves de los orificios se producira en condiciones cnticas (estranguladas).
En base al caudal masico en la entrada de alimentacion, hay un punto en el que la diferencia entre la primera presion y la segunda presion en la columna ya no afecta a la cantidad de alimentacion que entra en la columna de contacto. Esto es debido a que posiblemente ya no puede salir mas alimentacion de las aberturas del dispositivo de trayectoria de flujo de alimentacion debido al fenomeno de estrangulamiento. El punto en el que una reduccion de la segunda presion no tiene un efecto sobre la cantidad de alimentacion que entra a la columna a traves de los orificios se define como el punto cntico. Para todas las segundas presiones desde el punto cntico a todas las presiones por debajo del punto cntico, se considera que el flujo a traves de los orificios se produce en una condicion cntica o estrangulada.
Por lo tanto, el tamano de cada abertura del dispositivo de distribucion de alimentacion a la columna y el area total de las aberturas del dispositivo de distribucion de alimentacion deben ser tales que se consigan condiciones cnticas para el flujo a traves de los orificios. Estos tamanos variaran de una instalacion a otra y los tamanos se eligen para trabajar espedficamente con las condiciones de funcionamiento en cada instalacion. La seleccion del tamano de cada abertura, el numero total de aberturas y el area total de abertura pueden elegirse usando calculos estandar o con la ayuda de herramientas tales como el software Computational Fluid Dynamics.
Cuando el flujo de alimentacion se produce en condicion cntica (estrangulada), el unico medio para aumentar el caudal maximo es aumentando el area total del orificio o aumentando la primera presion.
La corriente 15 de alimentacion entra al dispositivo 14 de distribucion de alimentacion fuera de la pared 10 de la columna de contacto. En el presente ejemplo de las Figs. 3A y 3B, el dispositivo 14 de distribucion de alimentacion tiene una forma generalmente conica o trapezoidal. El dispositivo 14 de distribucion de alimentacion contiene una camara de expansion entre la lmea 15 de alimentacion y la columna 10. La camara de expansion tiene un area de seccion transversal que es mayor que la de la lmea 12 de alimentacion. El tabique 17 entre la camara de expansion y el interior de la columna puede ser una parte de la pared 10 de columna y/o puede ser una parte integral del dispositivo 14 de distribucion de alimentacion.
En el presente ejemplo, el tabique 17 comprende una pluralidad de aberturas. Tal como se muestra en los dibujos, hay dos aberturas 18A y 18B hacia la parte superior del dispositivo 14 de distribucion de alimentacion. Ademas, se muestra una abertura 24 en la parte inferior del dispositivo 14 de distribucion de alimentacion. El numero de aberturas, sus tamanos y sus ubicaciones individuales pueden variar en el tabique 17 en base a las condiciones de funcionamiento espedficas de una columna. Una o mas aberturas hacia el fondo del dispositivo de distribucion de alimentacion, por ejemplo 24, pueden permitir que cualquier lfquido acumulado en el fondo de la camara salga de la camara de expansion. Sin embargo, las dimensiones de las aberturas debenan ser tales que el flujo de alimentacion, por ejemplo, 16A y 16B y 24, a traves de las aberturas se produzca en una condicion de estrangulamiento.
El dispositivo de distribucion de alimentacion puede ser usado junto con una bandeja de chimenea o, de manera alternativa, pueden usarse otros dispositivos conocidos por una persona con conocimientos en la materia. Dichos dispositivos conocidos pueden ser un canal con forma de anillo, diversas cajas de vaporizacion subita situadas de manera adecuada, u otras geometnas que permiten que el gas 26 procedente desde la seccion de separacion inferior pase a traves de la seccion de alimentacion y recoja el lfquido resultante desde el dispositivo de distribucion de alimentacion y desde la seccion de separacion superior (si existe dicha seccion).
Aunque el presente ejemplo muestra un unico dispositivo 14 de distribucion de alimentacion conectado a una unica lmea 12 de alimentacion para introducir la alimentacion a la columna, puede haber uno o mas conjuntos de dispositivo y lmea de distribucion de alimentacion adicionales que introducen una o mas alimentaciones adicionales a una seccion de una columna. Ademas, un unico dispositivo de distribucion de alimentacion puede ser
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alimentado por mas de una lmea de alimentacion.
El tamano y el numero de las aberturas del dispositivo de distribucion de alimentacion, junto con el tamano y la forma de la camara de expansion, pueden seleccionarse de manera que la alimentacion en el interior del dispositivo 14 de distribucion de alimentacion se mantenga sustancialmente en fase lfquida hasta que la alimentacion entre a la seccion de la columna. Dichas caractensticas del dispositivo de distribucion de alimentacion pueden ser disenadas y elegidas tambien de manera que la alimentacion en el interior de la camara de expansion pueda tener una fraccion de gas/vapor. A continuacion, a medida que fluye a traves de las aberturas al interior de la seccion de entrada de alimentacion de la columna, la corriente de entrada se vaporiza o se vaporiza adicionalmente y se encuentra simultaneamente en condiciones de estrangulamiento.
Las aberturas en el tabique 17 pueden ser orificios practicados en la pared 10 de la columna, orificios practicados en el tabique 17 o boquillas fijadas a la pared de la columna, el material de tabique y/o el dispositivo de distribucion de alimentacion. En el caso en el que hay orificios practicados en la superficie de la pared de la columna u otro material de tabique, pueden ser realizados mediante cualquier medio bien conocido, tal como un cortador de plasma, un cortador mecanico, un estampado mecanico o un laser. En el caso en el que los orificios son boquillas, las boquillas pueden tener un diseno simple o complejo y pueden ser fabricadas integralmente con el dispositivo de distribucion de alimentacion, el tabique o la pared de la columna. De manera alternativa, las boquillas pueden ser fijadas/acopladas de manera permanente o desmontable al dispositivo de distribucion de alimentacion, el tabique o la pared de la columna. Los ejemplos de medios para fijar las boquillas son soldadura, adhesion o provision de aberturas roscadas en la superficie de soporte junto con roscas correspondientes en las boquillas.
El tamano, el tipo y la colocacion de las aberturas se eligen en base a las caractensticas de entrada de alimentacion, las caractensticas ambientales en el interior de la seccion de entrada de la columna de contacto, la distribucion de alimentacion deseada o una combinacion de las mismas. Con el fin de minimizar los costes de funcionamiento y de mantenimiento, es deseable mantener un flujo que sea sustancialmente lfquido en la lmea 12 de alimentacion. Las condiciones para mantener ese flujo sustancialmente en fase lfquida se basan en la propia alimentacion, asf como en cualquier proceso que haya tenido lugar aguas arriba con relacion a la columna de contacto. La seleccion de la dimension y la colocacion apropiadas de las aberturas junto con las dimensiones de la camara de expansion permite la vaporizacion de la alimentacion en las ubicaciones deseadas con respecto a la seccion de columna de contacto.
Las Figs. 3A y 3B muestran una implementacion espedfica de un dispositivo de distribucion de alimentacion en una parte central de una columna de contacto. En la Fig. 3B, se muestra, debajo del dispositivo 14 de distribucion de alimentacion, una seccion de separacion inferior con un distribuidor 21 de lfquido y unos medios 22 de separacion, es decir, un lecho compacto. Esta seccion de separacion inferior emite una corriente 26 de gas. Cuando la entrada de alimentacion a una columna de contacto esta situada tal como se muestra, entonces la adicion de una bandeja de chimenea y chimeneas (no mostradas) puede ser ventajosa. La corriente 26 de gas fluina a traves de las chimeneas y, eventualmente, a la seccion de separacion superior. Por encima de la seccion de entrada de alimentacion, hay una seccion de separacion superior con medios 20 de separacion, por ejemplo, un lecho compacto.
La Fig. 4 muestra otro ejemplo de un dispositivo 23 de distribucion de alimentacion. El dispositivo 23 de distribucion de alimentacion conecta una lmea 12 de alimentacion que tiene un flujo 15 de alimentacion preferiblemente en una fase lfquida a la seccion de columna similar a las Figs. 3A y 3B. Sin embargo, la camara de expansion del dispositivo 23 de distribucion de alimentacion se abre directamente al interior de la columna, es decir, no hay un tabique, o practicamente ningun tabique, entre el dispositivo de distribucion de alimentacion y el interior de la columna, tal como se ha descrito con respecto al dispositivo 23 de distribucion de alimentacion.
El dispositivo 23 de distribucion de alimentacion tiene un tabique 28 entre un punto situado entre la lmea 12 de alimentacion y el interior de la columna. En la figura, la ubicacion del tabique 28 se muestra en la union de la camara de expansion y la lmea 12 de alimentacion. Sin embargo, el tabique 28 puede estar situado ligeramente dentro de la lmea 12 de alimentacion o en otra ubicacion en el interior de la camara de expansion del dispositivo 23 de distribucion de alimentacion antes de la pared 10 de la columna. El tabique 28 puede tener una o mas aberturas 30 que permiten que la alimentacion 32 se vaporice o se vaporice adicionalmente, y entre a la seccion de columna.
Las una o mas aberturas 30 son similares a las descritas con respecto al ejemplo de las Figs. 3A y 3B. Las dimensiones y la ubicacion de dichas aberturas y la ubicacion del tabique se eligen de manera que la alimentacion 32 que entra en la camara de expansion del dispositivo 23 de distribucion de alimentacion este en condicion cntica (estrangulada).
La Fig. 4 muestra tambien una placa 26 que es ilustrativa de unos medios para distribuir de manera mas uniforme el flujo 32 de alimentacion vaporizado una vez en el interior de la seccion de columna. La placa puede ser solida, de rejilla, estampada, rallada o formada/conformada de otra manera con el fin de causar que el flujo 32 de
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alimentacion vaporizado sea distribuido de manera uniforme o mas uniforme a lo largo de la seccion 20 de separacion superior.
En ciertas realizaciones, hay un bucle de flujo en el que se toma una corriente desde la columna, la corriente es calentada y, a continuacion, la corriente es reintroducida a la columna. En la Fig. 5, se muestra un ejemplo de una seccion donde la corriente es reintroducida. Cualquier corriente reintroducida puede ser considerada tambien una alimentacion. La corriente tomada desde una columna esta frecuentemente en su punto de burbuja, lo que significa que virtualmente cualquier calor adicional causara la vaporizacion (vaporizacion subita) cuando la corriente sea reintroducida a la columna.
La Fig. 5 muestra la pared 40 lateral de una columna de un dispositivo de contacto que rodea la parte interior de la columna del dispositivo de contacto. La seccion de columna tiene una lmea 46 de alimentacion. La corriente 45 de alimentacion es una alimentacion reintroducida en la columna despues de haber sido calentada en un bucle descrito anteriormente o, por ejemplo, en un recalentador 44. Tal como se muestra en la figura, se toma una alimentacion 43 de lfquido desde el fondo de la columna de contacto a traves de una lmea 42. A continuacion, la lmea lleva la alimentacion al recalentador 44 que calienta y envfa la alimentacion 45 a traves de la lmea 46 hacia la columna. El dispositivo 47 de distribucion de alimentacion tiene una camara similar a la descrita con respecto al dispositivo 14 de distribucion de alimentacion de las Figs. 2A y 2B y reintroduce la alimentacion 48 vaporizada. Sin embargo, el dispositivo de distribucion de alimentacion puede ser segun cualquiera de las realizaciones de la presente invencion. Por encima de la entrada de alimentacion, se muestran unos medios 49 de separacion, por ejemplo, un lecho compacto.
La Fig. 6A muestra una realizacion de la presente invencion que tiene un dispositivo 56 de distribucion de alimentacion que tiene una camara de expansion similar a la de las realizaciones de las Figs. 2 y 3 con una entrada 54 de alimentacion y un flujo 55 de alimentacion. Sin embargo, el dispositivo de distribucion de alimentacion comprende ademas una camara 52 con forma de neumatico que rodea la circunferencia de la pared 50 exterior de la columna de contacto. Entre la camara 52 con forma de neumatico y la parte interior de la columna hay dispuestas una serie de aberturas 58. Las aberturas funcionan de manera similar a las aberturas descritas con relacion a las Figs. 3A y 3B.
La Fig. 6B muestra una realizacion similar a la de la Fig. 6A con una conexion similar a un tubo entre la entrada 54 de alimentacion y la camara 52 con forma de neumatico. La conexion similar a un tubo puede ser una continuacion de la entrada 54 de alimentacion o puede ser una camara cilmdrica o una parte de camara de tipo cilmdrica del mismo diametro, de un diametro similar o de un diametro diferente al de la camara 52 con forma de neumatico.
Tal como se muestra en ambas Figs. 6A y 6B, las aberturas 58 pueden ser aberturas practicadas a traves de la pared 50 exterior de la columna de contacto. Las aberturas pueden ser tambien boquillas u otros medios para permitir que la alimentacion pase desde la camara 52 a la parte interior de la columna de contacto mientras se vaporiza, o se vaporiza adicionalmente, y mientras se encuentra en una condicion de estrangulamiento. Un ejemplo segun la Fig. 6A permite que se produzca cierta cantidad de vaporizacion en la camara 56 antes de que la alimentacion entre a la columna de contacto a traves de las aberturas 58. En un ejemplo segun la Fig. 6B, la mayor parte de la vaporizacion se produce cuando la alimentacion entra al interior de la columna de contacto a traves de las aberturas 58. En cualquier caso, el flujo a traves de las aberturas 58 esta en una condicion estrangulada o cntica.
La Fig. 6C muestra una vista en corte de la seccion mostrada en la Fig. 6B. En el corte, las aberturas 58 se muestran como aberturas redondas cortadas a traves de la pared 50 exterior de la columna de contacto. La camara de la camara con forma de neumatico es visible a lo largo de los lados izquierdo y derecho de la columna. Se muestra una abertura 58 directamente opuesta a la entrada de alimentacion. Ademas, tal como puede verse en las Figs. 6B y 6C, no hay ninguna trayectoria directa para que la alimentacion fluya desde la entrada de alimentacion a la columna. Por lo tanto, la pared de la columna actua como un tabique y la alimentacion es desviada alrededor y a traves de la camara 52.
En los ejemplos, el area de seccion transversal de cada abertura y el area de seccion transversal total de todas las aberturas se seleccionan de manera que el flujo a traves de todas las aberturas se encuentre en una condicion de estrangulamiento. El area de seccion transversal de cada una de las aberturas puede ser identica o similar. Ademas, el area de seccion transversal de las aberturas puede variar alrededor de la circunferencia de la pared de la columna.
Ademas, aunque la camara 52 se muestra como rodeando completamente la circunferencia de la columna, la camara puede tener un arco menor de 360 grados, es decir, el dispositivo de distribucion de alimentacion puede rodear solo una parte de la circunferencia de la seccion de columna. Ademas, la forma y/o las dimensiones de la camara pueden ser constantes o pueden variar a lo largo de la circunferencia que rodea el dispositivo de distribucion de alimentacion. Pueden implementarse numerosas variantes de tamano, forma e incluso orientacion
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de camara, por ejemplo, la parte posterior de una camara con forma de neumatico puede elevarse o bajarse verticalmente en comparacion con la parte frontal con la entrada de alimentacion, sin apartarse del alcance de la presente invencion.
Tal como se ha descrito con relacion a las figuras anteriores, en la Fig. 6C se muestra un flujo 61 de alimentacion procedente de una parte inferior de la columna y una seccion 59 de separacion por encima de las aberturas del dispositivo de distribucion de alimentacion. Pueden utilizarse uno o mas dispositivos dentro y alrededor de la seccion de la columna de contacto que tiene la entrada de alimentacion para facilitar el mezclado uniforme y/o homogeneo del flujo de alimentacion introducido y el flujo 61 y/o una distribucion uniforme de la alimentacion a lo largo de la superficie de la seccion 59 de separacion.
Las realizaciones tales como, y similares a, las de las Figs. 6A-C, son particularmente adecuadas para columnas que tienen diametros relativamente pequenos, por ejemplo, columnas que tienen un diametro del orden de un metro. Sin embargo, cada realizacion se ilustra para mostrar un ejemplo de colocacion en una columna, pero no debena limitarse a esa colocacion o tipo de columna particulares.
Con relacion a las realizaciones anteriores, la mayor parte de la vaporizacion tiene lugar en las camaras y/o las aberturas descritas. Sin embargo, dentro de la curvatura en la entrada de alimentacion mostrada en las Figs. 2B, 3B, 4, 5 y 6C, hay frecuentemente una cantidad menor, y ocasionalmente considerable, de vaporizacion. Esta curvatura puede ser una parte del tubo de entrada de alimentacion, tal como se describe principalmente aqm, o puede ser una parte del dispositivo de distribucion de alimentacion de manera que el tubo de entrada de alimentacion se conecte al dispositivo de distribucion de alimentacion en una orientacion sustancialmente vertical y no curvada.
La colocacion de un dispositivo de distribucion de alimentacion que permite que la vaporizacion subita de la alimentacion tenga lugar en las ubicaciones deseadas en el interior de la seccion de entrada de alimentacion o en el dispositivo de distribucion de alimentacion permite que las columnas del dispositivo de contacto funcionen de manera mas eficiente. Ademas, aunque se han descrito varios ejemplos y realizaciones con respecto a ubicaciones espedficas sobre y en una columna de contacto, cada uno puede ser empleado en diversas ubicaciones diferentes tal como se describe con respecto a otros ejemplos o en ubicaciones adicionales. Pueden usarse mas de un dispositivo de distribucion de alimentacion en cualquier seccion de columna determinada y no es necesario que sea identico a ningun otro dispositivo de distribucion de alimentacion usado en la seccion.
Ademas, el diseno de un dispositivo de distribucion de alimentacion segun la presente invencion permite que la alimentacion en la lmea de alimentacion se mantenga en una fase lfquida o sustancialmente lfquida en la lmea de alimentacion antes de la seccion de columna de contacto. Esto reduce la complejidad del sistema de destilacion, asf como los efectos nocivos de los flujos de fase gaseosa, o fase de alto porcentaje de gas, en los tubos y las entradas que conducen a la columna de contacto. Sin embargo, las personas con conocimientos ordinarios en la materia reconoceran que el presente dispositivo puede ser utilizado tambien cuando la alimentacion tiene mas vapor en la misma, pero sin obtener todas las ventajas de reduccion de los efectos nocivos de la alimentacion que se obtienen cuando la alimentacion es sustancialmente lfquida. Una persona con conocimientos ordinarios en la materia reconocera tambien ventajas adicionales de la presente invencion y las diversas geometnas de los dispositivos de trayectoria de flujo de alimentacion, chimeneas, bandejas y disenos de aberturas y boquillas de los dispositivos de trayectoria de flujo de alimentacion no descritos en la presente memoria que no se apartan del alcance de la presente invencion.

Claims (10)

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    REIVINDICACIONES
    1. Una seccion (10) de columna de contacto que comprende:
    - una entrada (12) de lmea de alimentacion capaz de introducir una alimentacion (15) que es al menos parcialmente Uquida a un dispositivo (14) de distribucion de alimentacion,
    caracterizada por que
    - el dispositivo (14) de distribucion de alimentacion comprende una camara entre la entrada de la lmea de alimentacion y la seccion de columna de contacto, en la que dicha camara tiene un area de seccion transversal que es mayor que la de la entrada de la lmea de alimentacion y
    - en el que el dispositivo de distribucion de alimentacion comprende ademas un tabique dentro de la camara en un punto entre la entrada (12) de la lmea de alimentacion y una parte interior de la seccion de columna de contacto, en la que dicho tabique tiene al menos una abertura dimensionada para causar que un flujo de alimentacion a traves de la abertura se encuentre en una condicion de estrangulamiento y simultaneamente se vaporice al menos parcialmente antes de entrar a la parte interior de la seccion de columna de contacto
  2. 2. Seccion de columna de contacto segun la reivindicacion 1, en la que el tabique es una parte de la pared exterior de la seccion de columna de contacto.
  3. 3. Seccion de columna de contacto segun cualquiera de las reivindicaciones 1-2, en la que la camara rodea al menos parcialmente una parte de la pared exterior de la columna de contacto.
  4. 4. Seccion de columna de contacto segun la reivindicacion 3, en la que la camara rodea completamente la circunferencia de la seccion de columna de contacto y en la que dicha al menos una abertura esta dispuesta entre la camara y la parte interior de la columna de contacto, en la que cada una de dichas aberturas tiene un area de abertura seleccionada para causar que el flujo de alimentacion a traves de la abertura se encuentre en una condicion de estrangulamiento y simultaneamente se vaporice al menos parcialmente.
  5. 5. Seccion de columna de contacto segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que hay una seccion de separacion por encima, por debajo o por encima y por debajo de la seccion de columna de contacto y la seccion de separacion es para una operacion de separacion, destilacion, transferencia de calor, extraccion, lavado o absorcion.
  6. 6. Seccion de columna de contacto segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende ademas al menos un dispositivo de distribucion de alimentacion adicional.
  7. 7. Seccion de columna de contacto segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que el dispositivo de distribucion de alimentacion esta fijado al exterior de la seccion de columna de contacto.
  8. 8. Seccion de columna de contacto segun la reivindicacion 1, en la que la camara del dispositivo de distribucion de alimentacion se abre directamente a un interior de la seccion de columna de contacto.
  9. 9. Un procedimiento para operar una seccion (10) de columna de contacto que comprende las etapas de
    - alimentar una alimentacion (15), a traves de una entrada (12) de alimentacion, que es sustancialmente lfquida a un dispositivo (14) de distribucion de alimentacion,
    caracterizado por que
    - el dispositivo (14) de distribucion de alimentacion, que tiene una camara y un tabique en el interior de la camara en un punto entre la entrada (12) de lmea de alimentacion y una parte interior de la seccion de columna de contacto, en el que dicho tabique tiene al menos una abertura dimensionada para causar que un flujo de alimentacion se encuentre en una condicion estrangulada y simultaneamente se vaporice al menos parcialmente antes de entrar en la parte interior de la seccion de la columna, esta fijado a una pared externa de la seccion de columna de contacto, y
    - el dispositivo (14) de distribucion de alimentacion causa que la alimentacion (15) se vaporice al menos parcialmente mientras pasa a traves de al menos una abertura del dispositivo de distribucion de alimentacion en una condicion estrangulada.
  10. 10. Procedimiento segun la reivindicacion 9, en el que el dispositivo de distribucion de alimentacion es segun cualquiera de las reivindicaciones 1-8.
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