ES2660038T3 - Procedimiento para el lavado de una corriente de gas de descomposición en una columna de lavado de aceite - Google Patents
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Abstract
Procedimiento para el lavado de una corriente de gas de descomposición en una columna de lavado de aceite que presenta un revestimiento (10) que se extiende a lo largo de un eje longitudinal (L) y que rodea un espacio interior (I) de la columna (1), estando el espacio interior (I) dividido en una sección de gasolina (20) y en una sección de aceite (21) dispuesta debajo a lo largo del eje longitudinal (L), introduciéndose una corriente de gas de descomposición (S) en la sección de aceite (21) y conduciéndose a lo largo del eje longitudinal (L) desde abajo hacia arriba a través de segundos fondos de transferencia de masa (100) dispuestos unos encima de otros de la sección de aceite (21) a los que se les aplica, en contracorriente respecto a la corriente de gas de descomposición (S), un segundo agente de lavado líquido (W') que contiene hidrocarburos, a fin de separar de la corriente de gas de descomposición (S) una fracción de aceite (F'), presentando los segundos fondos de transferencia de masa (100) respectivamente una serie de elementos de salida (101) que se desarrollan paralelamente y a distancia entre sí, especialmente en forma de perfiles angulares, que presentan respectivamente una primera y una segunda superficie de salida (102a, 103a), a lo largo de las cuales el segundo agente de lavado (W') sale hacia abajo y que se desarrollan a lo largo del eje longitudinal (L) hacia la sección de gasolina unas hacia otras y coincidiendo para formar un canto (104) que se extiende transversalmente respecto al eje longitudinal (L), guiándose la corriente de gas de descomposición en la sección de gasolina (20) después del paso de los segundos fondos de transferencia de masa (100) de la sección de aceite (21) y conduciéndose a continuación a lo largo del eje longitudinal (L) desde abajo hacia arriba a través de primeros fondos de transferencia de masa (16a, 16b, 16c) de la sección de gasolina (20) dispuestos unos encima de otros y que se configuran como fondos perforados, fondos de burbujas y/o fondos de válvulas y a los que se les aplica, en contracorriente con respecto a la corriente de gas de descomposición (S), un primer agente de lavado líquido (W) que contiene hidrocarburos, a fin de separar de la corriente de gas de descomposición (S) una fracción de gasolina (20), extrayéndose la corriente de gas de descomposición (S) de una cabeza (11) de la sección de gasolina (20), extrayéndose la fracción de gasolina (F) de la sección de gasolina (20) y reconduciéndose a la cabeza (11) de la sección de gasolina (20) una fracción de gasolina (W) como primer agente de lavado (W), caracterizado por que la proporción molar entre la cantidad de sustancia de la fracción de gasolina (W) reconducida a la sección de gasolina (20) por unidad de tiempo y la cantidad de sustancia del gas de descomposición (S) introducida por unidad de tiempo en la sección de aceite (21) se encuentra en un rango de 1:16 a 1:10, preferiblemente de 1:12 a 1:10.
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DESCRIPCION
Procedimiento para el lavado de una corriente de gas de descomposición en una columna de lavado de aceite La invención se refiere a un procedimiento según la reivindicación 1.
Una columna de lavado de aceite utilizada en un procedimiento de este tipo presenta, por regla general, al igual que la columna de lavado de agua 2 revelada en el documento DE 10 2006 045498 en la figura 2, un revestimiento extendido a lo largo de un eje longitudinal que limita un espacio interior de la columna, estando dividido el espacio interior en al menos una sección superior 2o y en una sección inferior 2u separada y dispuesta debajo de la misma a lo largo del eje longitudinal, disponiéndose en la sección superior 2o varias primeras estructuras y en la sección inferior 2u varias segundas estructuras.
En una columna de lavado de aceite, una corriente de gas de descomposición se guía en primer lugar a través de las segundas estructuras (fondos de transferencia de masa) en la así llamada sección de aceite inferior y a continuación a través de las primeras estructuras (fondos de transferencia de masa) en la así llamada sección de gasolina superior, aplicándose a los segundos fondos de transferencia de masa un agente de lavado líquido que contiene hidrocarburos (especialmente una fracción de aceite), a fin de producir una transferencia de masa entre la corriente de gas de descomposición mencionada y el segundo agente de lavado, de manera que en la sección de aceite una fracción de aceite se separe de la corriente de gas de descomposición, y aplicándose a los primeros fondos de transferencia de masa un primer agente de lavado líquido que contiene hidrocarburos (especialmente una fracción de gasolina), a fin de producir una transferencia de masa entre la corriente de gas de descomposición y el primer agente de lavado, de modo que en la sección de gasolina se separe del gas de descomposición una fracción de gasolina que es de ebullición más baja que la fracción de aceite.
La corriente de gas de descomposición se extrae a través de la cabeza de la sección de gasolina, reconduciéndose a la cabeza de la sección de gasolina o de la columna una fracción de gasolina y utilizándose allí como primer agente de lavado. Preferiblemente, la fracción de gasolina reconducida a la cabeza (el así llamado reflujo) del gas de descomposición se condensa en una columna de lavado de agua que sigue a la columna de lavado de aceite, llega desde el fondo de decantación de la columna de lavado de agua a un recipiente de separación de gasolina y agua y se aporta desde allí, especialmente sin agua, como reflujo a la cabeza de la sección de gasolina o de la columna de lavado de aceite. En ocasiones puede ser necesaria gasolina externa para la puesta en marcha de la instalación.
Las columnas del tipo mencionado al principio se utilizan, por ejemplo, en la producción de olefinas (como, por ejemplo, el etileno o el propileno) para enfriar y limpiar una corriente de gas de descomposición, que presenta las olefinas, generada por la descomposición térmica de una sustancia que contiene hidrocarburos. Aquí, los hidrocarburos de cadena más larga de la sustancia que contiene hidrocarburos se descomponen térmicamente, en caso de presencia de vapor, en hidrocarburos de cadena más corta (por ejemplo, en los productos deseados etileno y/o propileno). Los procedimientos de este tipo se denominan procedimientos de descomposición térmica por vapor o pirólisis de hidrocarburos.
En este caso, las sustancias que contienen hidrocarburos pueden ser muy diferentes en cuanto a la composición y a la mezcla de los distintos hidrocarburos de cadena más larga, así como en el estado de agregación. Tanto las sustancias gaseosas, como también las sustancias líquidas se descomponen, presentando generalmente las sustancias líquidas una mayor proporción de hidrocarburos de cadena más larga y un punto de ebullición más alto resultante de la misma. Como sustancias líquidas de este tipo se utilizan, por ejemplo, nafta o condensados de gas. Una sustancia de nafta típica tiene un punto de ebullición del orden de entre 160°C y 170°C, mientras que los condensados de gas presentan normalmente un punto de ebullición por encima de 250°C.
La sustancia que contiene hidrocarburos (como, por ejemplo, nafta) se introduce para la descomposición del vapor en la zona de convección de un horno de descomposición precalentado especialmente a una temperatura de 550°C a 650°C y se conduce a la fase gaseosa. En la zona de convección, el vapor de proceso ahora caliente se añade al vapor que contiene hidrocarburos. La mezcla gaseosa de la sustancia que contiene hidrocarburos y el vapor de agua se conducen desde la zona de convección hasta los tubos de descomposición o de pirólisis calentados del horno de descomposición o de pirólisis. En el interior de los tubos de descomposición calentados se alcanzan especialmente unas temperaturas del orden de 800°C a 850°C que dan lugar a la descomposición de los hidrocarburos de cadena más larga de la sustancia en hidrocarburos de cadena más corta preferiblemente saturados. El vapor de proceso añadido sirve para reducir la presión parcial de los distintos reactivos, así como para evitar una nueva aglomeración de los hidrocarburos de cadena más corta ya fraccionados. El tiempo de permanencia en los tubos de descomposición del horno de descomposición es normalmente de entre 0,2 y 0,6 segundos.
La corriente de gas de descomposición que sale del horno de descomposición a una temperatura de aproximadamente 850°C se compone en su mayor parte de etano, de otras olefinas (propeno) y de diolefinas y se enfría rápidamente a aproximadamente 400°C, a fin de evitar reacciones secundarias de los productos de descomposición altamente reactivos. La corriente de gas de descomposición así enfriada se aporta como la primera columna de lavado de aceite antes explicada. Ésta sirve para enfriar aún más la corriente de gas de descomposición generada y, en un primer paso de descomposición, condensar una fracción de hidrocarburos con un alto punto de ebullición (por ejemplo, fracción de aceite o fracción de aceite ligero y fracción de aceite pesado), así como hidrocarburos con un punto de ebullición bajo (por ejemplo, fracción de gasolina) y separarlos del gas de descomposición. Para poder seguir aprovechando especialmente el calor del gas de descomposición en la
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instalación, la fracción de aceite separada o la fracción de aceite pesado presenta una temperatura mínima y se utiliza como portador de calor en las fases posteriores del proceso de la instalación.
El mayor problema de las columnas de lavado de aceite de este tipo es la contaminación de los distintos fondos de transferencia de masa como consecuencia de la formación de polímeros (el así llamado Fouling). En este caso, la formación de polímeros se basa fundamentalmente en dos mecanismos.
Por una parte, los componentes de condensación contienen monómeros (por ejemplo, hidrocarburos insaturados como los naftenos, los indenos o los estirenos). En condiciones determinadas, estos monómeros pueden formar polímeros. Estas condiciones consistirían en un campo de temperatura polimerizable, la presencia de los monómeros en una concentración suficientemente alta, un tiempo de permanencia prolongado en las estructuras y la presencia de óxido. Estas influencias se denominan "fouling factors". Lo ideal sería evitar que se produzcan estas cuatro condiciones.
Por otra parte, la mayor parte de los hidrocarburos líquidos que se aportan a la sección de gasolina como primer agente de lavado se evapora a través de la sección de gasolina en el trayecto hacia abajo. Esto da lugar a que en el extremo inferior de la sección de gasolina se encuentre la cantidad más baja de líquido y a que, por lo tanto, se establezca el tiempo de permanencia más largo del líquido en los fondos o elementos de transferencia de masa.
Además, la evaporación de los hidrocarburos de cadena más larga y, por consiguiente, la temperatura del producto de cabeza gaseoso aumentan con el reflujo creciente.
Por este motivo, en las columnas de lavado de aceite según el estado de la técnica se producen a menudo la formación de polímeros y la colocación de los fondos de transferencia de masa inferiores de la sección de gasolina. En el estado de la técnica se intenta evitar este problema de contaminación mediante el uso de deflectores de lado a lado en la sección de aceite y de un número comparativamente grande de fondos de transferencia de masa intercambiables en la sección de gasolina, por ejemplo, en forma de fondos perforados o fondos de válvulas, de manera que en conjunto resulte una columna de lavado de aceite con una altura constructiva desventajosamente alta con respecto al eje longitudinal. En el caso de los deflectores de lado a lado o de los fondos de columna se trata de fondos de flujo único o múltiple, especialmente inclinados (o también horizontales), dispuestos unos encima de otros a lo largo del eje longitudinal de la columna de lavado de aceite y que se extienden respectivamente por una parte de la sección transversal de la columna, colocándose dos deflectores de lado a lado adyacentes dispuestos de forma desplazada entre sí el uno encima del otro, de manera que una fase líquida que fluye del fondo de columna superior aplique una carga al fondo de columna inferior. En su trayecto hacia abajo, la fase líquida fluye en la columna de lavado de aceite hacia adelante y hacia atrás.
Partiendo de esta situación, la presente invención se basa en la tarea de proponer un procedimiento para la limpieza de una corriente de gas de descomposición en una columna de lavado de aceite que contrarreste el riesgo de contaminación antes citado.
Este problema se resuelve mediante un procedimiento con las características de la reivindicación 1. Según éste se prevé que la proporción molar entre la cantidad de sustancia de la fracción de gasolina reconducida a la cabeza de la sección de gasolina por unidad de tiempo (en, por ejemplo, kmol/h), que se utiliza allí como el mencionado primer agente de lavado, y la cantidad de sustancia del gas de descomposición introducida por unidad de tiempo en la sección de aceite (en, por ejemplo, kmol/h) se encuentre en un rango de 1:16 a 1:10, preferiblemente de 1:12 a 1:10.
Como ya se ha explicado al principio, en la parte inferior de la sección de gasolina, especialmente en el fondo de transferencia de masa inferior de la sección de gasolina de la columna de lavado de aceite, existe el máximo riesgo de contaminación o de obstrucción como consecuencia de la formación de polímeros. En el estado de la técnica ya se ha intentado especialmente contrarrestar esta circunstancia mediante un aumento del número de fondos de transferencia de masa (especialmente en forma de fondos perforados o de fondos de válvulas) en la sección de gasolina (véase arriba), lo que da lugar a longitudes de columna enormes a lo largo del eje longitudinal. Sin embargo, los ensayos y los análisis demuestran que de esta manera no se puede contrarrestar eficazmente dicha formación de polímeros en la sección de gasolina.
Por el contrario, la presente solución según la invención se basa en el conocimiento de que un posible Fouling no puede tener lugar en la sección de gasolina más sensible desde los fondos de transferencia de masa, sino en la sección de aceite cuyos fondos de transferencia de masa presentan una menor propensión a la contaminación.
A este respecto se ha demostrado que resulta adecuado regular la proporción molar (kmol/h) según la invención arriba citada entre el reflujo de gasolina en la cabeza de la columna de lavado de aceite y la entrada de gas de descomposición en el fondo de decantación de la columna de lavado de aceite, a fin de evitar una marcha en seco de los primeros fondos de transferencia de masa inferiores o una condensación de los hidrocarburos insaturados (especialmente monómeros como, por ejemplo, indenos, naftenos, entre otros) en la sección de gasolina.
En principio resulta ventajoso mantener la cantidad reconducida de la fracción de gasolina tan reducida como sea necesario. Una cantidad demasiado grande aumenta la temperatura de los productos de cabeza de la columna de lavado de aceite. En el trayecto hacia abajo por los primeros fondos de transferencia de masa, los hidrocarburos de cadena más larga se evaporan. La mezcla de gas de descomposición ahora enriquecida con estos hidrocarburos de cadena más larga evaporados, tiene, por lo tanto, un punto de ebullición más alto que sin estos hidrocarburos
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evaporados, de manera que aumente la temperatura de equilibrio en el primer fondo de transferencia de masa superior.
En resumen, la presente invención se basa, por consiguiente, en el conocimiento de que la concentración de los hidrocarburos insaturados (monómeros como, por ejemplo, indenos, naftenos, entre otros) no puede tener lugar en la sección de gasolina y que la temperatura de destino del gas del producto de cabeza se consigue antes cuanto menos reflujo de gasolina se pueda aportar en la cabeza de columna.
Además, en este caso se utilizan los segundos fondos de transferencia de masa intercambiables arriba descritos que mantienen adicionalmente los hidrocarburos polimerizables insaturados alejados de los primeros fondos de transferencia de masa (también denominados fondos de gasolina).
Por el contrario, un aumento del número de fondos de transferencia de masa en la parte de gasolina no reduce el problema de la polimerización.
En el caso de los fondos perforados mencionados al principio se trata de fondos de columna con una descarga a través de la cual el agente de lavado pasa a los fondos de columna situados debajo, presentando los fondos perforados una serie de orificios de paso a través de los cuales el gas de descomposición fluye entrando en contacto con el agente de lavado que se encuentra en el respectivo fondo perforado. Los fondos de burbujas también pueden presentar una descarga. Además, en el caso de los fondos de burbujas, los orificios de paso están rodeados por cuellos de chimenea cubiertos por campanas, penetrando especialmente los cuellos de chimenea en la campana respectivamente asignada. Los fondos de válvulas también pueden presentar una descarga. Por otra parte, en caso de fondos de válvulas, los orificios de paso mencionados se pueden cerrar mediante válvulas, especialmente trampillas o tapas móviles, así como también fijas, que con una presión de gas de descomposición suficiente se colocan a presión de manera que el gas de descomposición pueda fluir desde abajo hacia arriba a través de los orificios de paso.
La sección de aceite que presenta el fondo de decantación de la columna de lavado de aceite se extiende además preferiblemente a lo largo del eje longitudinal hasta la sección de gasolina que sigue a la sección de aceite (por ejemplo, sobre el mencionado fondo de chimenea), formando la cabeza de la sección de gasolina la cabeza de la columna de lavado de aceite de la que se puede extraer la corriente de gas de descomposición enfriada y depurada.
El mencionado eje longitudinal de la columna de lavado de aceite o del revestimiento de la columna de aceite se extiende preferiblemente, respecto a una columna de lavado de aceite dispuesta según su finalidad y lista para el servicio, a lo largo de la vertical. El revestimiento de la columna de lavado de aceite se configura al menos por secciones de forma cilíndrica, coincidiendo el eje longitudinal de la columna de lavado de aceite en este caso con el eje cilíndrico del revestimiento.
Según una forma de realización de la invención se puede prever que una parte de la fracción de gasolina extraída de la sección de gasolina se reconduzca a uno de los primeros fondos de transferencia de masa (el así llamado pump- around) y concretamente, con respecto a una columna de lavado de aceite dispuesta conforme a su finalidad, con preferencia directamente a uno de los primeros fondos de transferencia de masa inferiores.
En el caso de un primer fondo de transferencia de masa inferior se trata preferiblemente del segundo más inferior, del tercer más inferior o del cuarto más inferior primer fondo de transferencia de masa.
Por otra parte, la fracción de gasolina se extrae preferiblemente de un fondo de chimenea, que separa la sección de gasolina de la sección de aceite, o de un primer fondo de transferencia de masa más inferior que separa la sección de gasolina de la sección de aceite.
La columna de lavado de aceite presenta preferiblemente por una zona inferior de la sección de aceite una entrada para la entrada de la corriente de gas de descomposición, configurándose preferiblemente la columna de lavado de aceite, siempre que exista una sección de aceite sin más subdivisiones o un lavado de aceite de 1 circuito, de manera que la corriente de gas de descomposición alimentada pueda subir en la columna de lavado de aceite a través de los segundos fondos de transferencia de masa dispuestos unos encima de otros en la sección de aceite.
De acuerdo con otra forma de realización de la invención se prevé que la sección de aceite se divida en una sección de aceite ligero y en una sección de aceite pesado separada y dispuesta debajo a lo largo del eje longitudinal, separándose especialmente la sección de aceite ligero y la sección de aceite pesado la una de la otra por medio de un fondo de chimenea. Una sección de aceite pesado se utiliza en especial para el tratamiento de corrientes de gas de descomposición obtenidas mediante la descomposición de vapor de sustancias líquidas más pesadas (por ejemplo, más pesadas que la nafta). Con otras palabras, la segunda sección puede configurarse, por consiguiente, como una sección de aceite uniforme (véase arriba) o dividirse en una sección de aceite ligero y una sección de aceite pesado, en las que en lugar de una fracción de aceite se produce una fracción de aceite ligero o una fracción de aceite pesado.
Preferiblemente, en caso de existencia de una sección de aceite pesado, la corriente de gas de descomposición se introduce en la columna a través de la entrada de la columna de lavado de aceite prevista ahora en la zona inferior de la sección de aceite pesado, y se guía a la sección de aceite pesado a través de los segundos fondos de transferencia de masa y a continuación a la sección de aceite ligero a través de los segundos fondos de transferencia de masa, aplicándose a los segundos fondos de transferencia de masa en la sección de aceite pesado
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un tercer agente de lavado líquido que contiene hidrocarburos, a fin de establecer una transferencia de masa entre la corriente de gas de descomposición, conducida a través de los segundos fondos de transferencia de masa, y el tercer agente de lavado, separándose preferiblemente los hidrocarburos más pesados de la corriente de gas de descomposición que se acumulan como fracción de aceite pesado en el fondo de decantación de la columna de lavado de aceite.
Por otra parte, preferiblemente a los segundos fondos de transferencia de masa en la sección de aceite ligero se les aplica un segundo agente de lavado líquido que contiene hidrocarburos para establecer una transferencia de masa entre la corriente de gas de descomposición conducida a través de los segundos fondos de transferencia de masa y el segundo agente de lavado. En comparación con la sección de gasolina (véase arriba) aquí se separan con preferencia los hidrocarburos principalmente con un punto de ebullición alto o en comparación con la sección de aceite pesado se separan de la corriente de gas de descomposición los hidrocarburos principalmente con un punto de ebullición bajo que se acumulan en la sección de aceite ligero como fracción de aceite ligero. En este sentido, preferiblemente la fracción de aceite ligero se retira de la sección de aceite ligero (por ejemplo, desde un fondo de chimenea que separa una de otra la sección de aceite ligero y la sección de aceite pesado), se enfría y en su caso se limpia de partículas de coque, así como se reconduce, al menos en parte, a la sección de aceite ligero como segundo agente de lavado o como componente del segundo agente de lavado.
Además, preferiblemente una parte de la fracción de gasolina retirada de la sección de gasolina se añade a la fracción de aceite ligero retirada de la sección de aceite ligero y esta mezcla se reconduce como segundo agente de lavado a la sección de aceite ligero, aportándola de nuevo a un segundo fondo de transferencia de masa superior (de forma análoga a la de la sección de aceite sin sección de aceite pesado).
Por otra parte, preferiblemente se retira la fracción de aceite pesado que se produce en el fondo de decantación de la columna de lavado de aceite y se reconduce después del enfriamiento o en su caso después de la eliminación de partículas de coque, al menos en parte, como tercer agente de lavado a la sección de aceite pesado, aportándola de nuevo a un segundo fondo de transferencia de masa superior de la sección de aceite pesado.
Preferiblemente, la longitud de la sección de gasolina ya no es superior a la mitad de la sección de aceite que, en su caso, puede presentar una sección de aceite ligero, así como una sección de aceite pesado (véase arriba).
Según una forma de realización de la invención se prevé además que la sección de gasolina presente de 6 a 8, especialmente 7, primeros fondos de transferencia de masa. Los primeros fondos de transferencia de masa contiguos presentan preferiblemente una distancia entre sí a lo largo del eje longitudinal del orden de 500 mm a 900 mm.
Según otra forma de realización se prevé que la sección de aceite de la columna de lavado de aceite presente de 10 a 20, especialmente 16, segundos fondos de transferencia de masa. En el caso de que la sección de aceite mencionada se divida en la sección de aceite ligero citada y en la sección de aceite pesado, se prevé preferiblemente que la sección de aceite ligero presente de 6 a 12, especialmente 8, segundos fondos de transferencia de masa, presentando por el contrario la sección de aceite pesado con preferencia de 4 a 8, en especial 8, segundos fondos de transferencia de masa.
Preferiblemente, los segundos fondos de transferencia de masa contiguos de la segunda sección de aceite o de la sección de aceite ligero y de aceite pesado de la columna de lavado de aceite presentan una distancia a lo largo del eje longitudinal del orden de 600 mm a 900 mm.
Para distribuir el agente de lavado respectivo por los segundos fondos de transferencia de masa asignados, la columna de lavado de aceite presenta, según una forma de realización de la invención, un primer distribuidor de líquido dispuesto en la sección de aceite, con cuya ayuda se aplica el segundo agente de lavado a los segundos fondos de transferencia de masa.
Conforme a un ejemplo de realización de la invención, por medio del primer distribuidor de líquido, el segundo agente de lavado se aporta a los cantos de los elementos de salida de un segundo fondo de transferencia de masa superior de la sección de aceite, de manera que el segundo agente de lavado salga a ambos lados del canto respectivo por las superficies de salida del respectivo elemento de salida.
En caso de que la sección de aceite presente una sección de aceite ligero y una sección de aceite pesado, se prevé que el primer distribuidor de líquido mencionado se disponga en la sección de aceite ligero y que el segundo fondo de transferencia de masa superior de la sección de aceite sea un segundo fondo de transferencia de masa superior de la sección de aceite ligero.
Preferiblemente en la sección de aceite pesado se dispone un segundo distribuidor de líquido, con cuya ayuda el tercer agente de lavado se aplica a los segundos fondos de transferencia de masa de la sección de aceite pesado. En este caso, por medio del segundo distribuidor de líquido se aporta preferiblemente el tercer agente de lavado a los cantos de los elementos de salida de un segundo fondo de transferencia de masa superior de la sección de aceite pesado, de manera que el tercer agente de lavado salga a ambos lados del canto respectivo por las superficies de salida del respectivo elemento de salida.
Preferiblemente, el primer y/o el segundo distribuidor de líquido presentan respectivamente una serie de salidas a través de las cuales el respectivo agente de lavado se aporta a los cantos de los elementos de salida del respectivo
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segundo fondo de transferencia de masa superior, disponiéndose las salidas respectivamente perpendiculares por encima de un canto de un elemento de salida asignado.
Los segundos fondos de transferencia de masa de la sección de aceite o de la sección de aceite ligero y de aceite pesado se disponen preferentemente unos encima de otros, de manera que los elementos de salida de dos segundos fondos de transferencia de masa contiguos se dispongan con un desplazamiento tal entre sí que el respectivo agente de lavado, que sale de una superficie de salida de un elemento de salida superior, choque contra una superficie de salida de un elemento de salida inferior dispuesto desplazado por debajo. De este modo se garantiza ventajosamente que la cantidad completa de líquido ya esté disponible en el fondo de transferencia de masa superior a diferencia de las boquillas de pulverización en las que entre el 30% y el 50% del líquido cae regularmente en las hendiduras o en los orificios de paso entre los elementos de salida, resultando sólo efectivo en los fondos de transferencia de masa más profundos.
Por medio del primer o del segundo distribuidor de líquido, la fase líquida o el agente de lavado respectivo se aporta preferiblemente a los elementos de salida, en especial a sus cantos. Además, la descarga de líquido sobre la cabeza de la columna respectiva con el agente de lavado pulverizado (pequeñas gotas) es desfavorablemente mayor.
Según una forma de realización de la invención, el primer y/o el segundo distribuidor de líquido presentan una serie de canales de distribución final que se desarrollan longitudinalmente y que se extienden respectivamente de forma transversal al eje longitudinal o a lo largo de la sección transversal de columna, así como transversalmente respecto a los elementos de salida o a su respectiva dirección de extensión longitudinal por fundamentalmente toda la sección transversal de columna.
Con preferencia, los canales de distribución final mencionados presentan respectivamente un fondo, que se extiende transversalmente respecto al eje longitudinal o a lo largo de la sección transversal de columna, y dos paredes laterales opuestas la una a la otra que salen del mismo y que se extienden longitudinalmente, presentando las paredes laterales indicadas respectivamente un borde superior y configurándose las salidas en forma de escotaduras especialmente rectangulares en los dos bordes superiores. Por otra parte, con preferencia los canales de distribución final están limitados por la cara frontal respectivamente por otra pared lateral. En este caso, las escotaduras mencionadas o los cortes en los bordes de las paredes laterales presentan en especial respectivamente un canto inferior por el que la fase líquida o el respectivo agente de lavado fluye del canal de distribución final respectivo al canto situado debajo de un elemento de salida, estando distanciado el canto inferior a lo largo del eje longitudinal de la columna de lavado de aceite con respecto al fondo correspondiente del canal de distribución final en cuestión, de manera que el respectivo canal de distribución final pueda acumular suciedad teóricamente hasta los cantos inferiores citados de las salidas, pudiendo aún el respectivo canal de distribución final proporcionar de forma definida la fase líquida a distribuir al segundo fondo de transferencia de masa asignado a través de las salidas o de las escotaduras.
El primer y/o el segundo distribuidor de líquido presentan además al menos dos canales de distribución previa paralelos entre sí dispuestos a lo largo del eje longitudinal del revestimiento de columna por encima de los canales de distribución final y que se extienden longitudinalmente, por medio de los cuales los canales de distribución final se alimentan con la fase líquida (por ejemplo, fracción de aceite o fracción de aceite ligero o de aceite pesado), extendiéndose los canales de distribución previa en especial transversalmente respecto al eje longitudinal o a lo largo de la sección transversal de columna indicada. Los canales de distribución previa se desarrollan con preferencia transversalmente respecto a los canales de distribución final. Los canales de distribución previa se pueden unir entre sí mediante técnica mecánica de fluidos a través de al menos un canal de compensación, de manera que sea posible compensar una eventual diferencia de nivel de la fase líquida en los canales de distribución previa por medio de al menos un canal de compensación.
Por otra parte, los canales de distribución previa también presentan con preferencia respectivamente un fondo que se extiende transversalmente respecto al eje longitudinal o a lo largo de la sección transversal de columna y dos paredes laterales que parten del mismo y que se extienden longitudinalmente, así como opuestas la una a la otra, presentando las paredes laterales mencionadas respectivamente un borde superior, configurándose en cada borde salidas en forma de escotaduras especialmente rectangulares, a través de las cuales la fase líquida se puede introducir respectivamente en un canal de distribución final asignado. Preferiblemente, cada salida de los canales de distribución previa se dispone respectivamente perpendicular por encima de un canal de distribución final asignado. Aquí, las escotaduras o los cortes mencionados también presentan por los bordes respectivamente un canto inferior a través del cual la fase líquida llega del respectivo canal de distribución previa a un canal de distribución final situado por debajo, estando distanciado cada canto inferior a lo largo del eje longitudinal del revestimiento de columna con respecto al fondo respectivo del canal de distribución previa en cuestión, de manera que el respectivo canal de distribución previa pueda acumular a su vez suciedad hasta los cantos inferiores citados de sus salidas y, no obstante, pueda proporcionar la fase líquida a distribuir a través de las salidas o las escotaduras al canal de distribución final respectivamente asignado. Los canales de distribución previa están además limitados frontalmente por otra pared lateral.
Preferiblemente, los canales de distribución previa mencionados se cargan, a través de al menos un tubo de alimentación respectivamente, con preferencia a través de dos tubos de alimentación cada uno, con la fase líquida, es decir, con la fracción de aceite o la fracción de aceite ligero o de aceite pesado, extendiéndose los tubos de alimentación al menos por secciones a lo largo del eje longitudinal del revestimiento de la columna, de manera que
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una salida del respectivo tubo de alimentación, a través de la cual la fase líquida sale del respectivo tubo de alimentación, se oriente a lo largo del eje longitudinal hacia el fondo respectivo del canal de distribución previa a alimentar. Los tubos de alimentación indicados se disponen en la zona de su salida correspondiente con preferencia respectivamente entre dos chapas protectoras contra salpicaduras que se desarrollan paralelamente entre sí y que se fijan respectivamente en una pared lateral asignada del respectivo canal de distribución previa. Por otra parte, los canales de distribución previa presentan respectivamente por las caras exteriores orientadas hacia fuera de sus paredes laterales a ambos lados de las salidas del respectivo canal de distribución previa, una chapa directriz, separándose las chapas directrices con preferencia perpendicularmente de la respectiva pared lateral y colocándose con una zona final inferior libre en el interior del canal de distribución final dispuesto debajo de la respectiva salida. Las chapas directrices se configuran para conducir la corriente de la fase líquida de las salidas de los canales de distribución previa, de manera que ésta termine en lo posible por completo en el canal de distribución final asignado.
Por consiguiente, en la forma de realización antes descrita, los canales de distribución previa y los canales de distribución final se conciben preferiblemente como canales abiertos hacia arriba (hacia abajo, los canales están limitados por los fondos mencionados, hacia ambos lados por las paredes laterales mencionadas, así como por las otras paredes laterales frontales). Por este motivo, los canales indicados también se denominan acanaladuras de distribución previa o acanaladuras de distribución final.
Los segundos fondos de transferencia de masa de la sección de aceite o de la sección de aceite ligero y de la sección de aceite pesado permiten ventajosamente la generación de una pluralidad de cortinas de la fase líquida (por ejemplo, fracción de aceite), concretamente de la fase líquida que sale de las superficies de salida, así como, en su caso, adicionalmente la generación de una capa de dos fases en las superficies de salida, lo que contribuye a un buen rendimiento. A este respecto se ha demostrado en los ensayos que los fondos de transferencia de masa según la invención, también denominados fondos de cascada, se pueden comparar con fondos Dual-Flow (en este caso se trata de fondos de columna sin descarga con orificios de paso comparativamente grandes, por ejemplo, con un diámetro del orden de 20 mm a 40 mm, a través de los cuales fluye el gas y el líquido en contracorriente). Los ensayos han demostrado además que los fondos de cascada mencionados o los segundos fondos de transferencia de masa según la invención superan a los deflectores de lado a lado de un solo flujo con respecto a la capacidad.
Ventajosamente, en virtud de su estructura, los segundos fondos de transferencia de masa según la invención no son propensos a ensuciarse, dado que, por ejemplo, no existe ningún orificio de superficie reducida que pudiera cerrarse rápidamente. El rendimiento es relativamente alto y concretamente según los ensayos aproximadamente el doble que el de los deflectores de lado a lado de un solo flujo o de dos flujos. Además su capacidad supera a la de los deflectores de lado a lado. De igual modo, los fondos de transferencia de masa según la invención presentan, en virtud de los elementos de salida angulares, una resistencia estructural comparativamente elevada.
En caso de elementos de salida en forma de perfiles angulares (especialmente de lados iguales), los elementos de salida presentan dos brazos que se desarrollan en ángulo el uno respecto al otro a lo largo del eje longitudinal en dirección a un distribuidor de líquido dispuesto encima y que coinciden formando un canto que se extiende a lo largo de la sección transversal de columna o transversalmente respecto al eje longitudinal. Las superficies de salida del respectivo elemento de salida o del perfil angular se forman a través de las caras superiores de los brazos orientadas hacia arriba (es decir, orientadas hacia el distribuidor de líquido).
Preferiblemente, los brazos o las superficies de salida forman un ángulo del orden de 80° a 100°, en especial un ángulo de 90°. Por otra parte, las superficies de salida presentan una anchura transversalmente respecto a su dirección de extensión longitudinal del orden de 40 mm a l50 mm, con preferencia de 100 mm.
Los elementos de salida o sus superficies de salida (o los brazos mencionados) se configuran preferiblemente con una extensión longitudinal, es decir, presentan a lo largo de su dirección de extensión longitudinal una longitud mayor que en dirección transversal respecto a esta dirección y se extienden con preferencia a través de toda la sección transversal de la columna, es decir, desde una zona lateral interior del revestimiento hasta la zona lateral interior opuesta del revestimiento de la columna de lavado de aceite. En este caso, los elementos de salida se pueden componer de varios segmentos configurados respectivamente por sí solos como un elemento de salida y dispuestos en línea a lo largo de la dirección de extensión longitudinal. Una hendidura existente entre dos de estos segmentos (que interrumpe las superficies de salida del elemento de salida montado) se puede cubrir mediante un elemento de caperuza que se ajusta a los dos segmentos de superficie de salida del respectivo segmento, de manera que en conjunto se obtenga un elemento de salida de aspecto uniforme que se extiende en especial fundamentalmente a lo largo de toda la sección transversal de columna desde una zona lateral interior del revestimiento de la columna de lavado de aceite hasta una zona lateral interior opuesta del revestimiento de la columna de lavado de aceite.
Los segundos fondos de transferencia de masa se extienden respectivamente con preferencia a través de toda la sección transversal de columna transversalmente respecto al eje longitudinal, disponiéndose los elementos de salida que se desarrollan paralelos entre sí con preferencia transversalmente respecto a su dirección de extensión longitudinal equidistantes entre sí, de modo que respectivamente dos elementos de salida contiguos definan un orificio de paso alargado o un hueco del fondo de transferencia de masa, a través del cual una fase gaseosa (por ejemplo, una corriente de gas de descomposición) pueda subir en la columna a lo largo del eje longitudinal del revestimiento de la columna. Los elementos de salida contiguos de un segundo fondo de transferencia de masa presentan preferiblemente una distancia entre sus cantos del orden de 150 mm a 300 mm. Sin embargo, la distancia
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también puede presentar valores diferentes. La distancia indicada se dimensiona respectivamente de manera que la fase líquida que se escurre de los elementos de salida incida en los elementos de salida dispuestos por debajo.
Los segundos fondos de transferencia de masa se disponen preferiblemente unos encima de otros, de manera que los elementos de salida de dos segundos fondos de transferencia de masa adyacentes se dispongan desplazados uno respecto a otro, disponiéndose los elementos de salida del segundo fondo de transferencia de masa respectivamente inferior a lo largo del eje longitudinal en el centro por debajo de un orificio de paso limitado, por ejemplo, por dos elementos de salida adyacentes del segundo fondo de transferencia de masa respectivamente superior.
Además, los segundos fondos de transferencia de masa presentan con preferencia un anillo portador por medio del cual se fija el respectivo segundo fondo de transferencia de masa especialmente en el revestimiento, rodeando el anillo portador preferiblemente una cara interior del revestimiento de la columna de lavado de aceite a lo largo de la sección transversal de columna mencionada. En este caso, los elementos de salida se apoyan en el anillo portador con preferencia respectivamente con una primera zona final y con una segunda zona final opuesta. Aquí una de las zonas finales se apoya por medio de un cojinete fijo en el anillo portador y la otra zona final se apoya por medio de un cojinete de deslizamiento. Si un elemento de salida se compone de varios segmentos, se prevé por segmento un cojinete fijo, siendo los otros cojinetes del segmento en cuestión cojinetes de deslizamiento.
Por otra parte, los elementos de salida se pueden apoyar en uno, dos o varios soportes (en especial soportes perfilados) que se desarrollan paralelamente entre sí, que se extienden a lo largo de la sección transversal de columna mencionada, que se desarrollan transversalmente respecto a los elementos de salida y en los que se apoyan los elementos de salida o sus componentes (véase arriba). Los soportes de este tipo se sitúan con sus zonas finales opuestas con preferencia respectivamente por debajo del anillo portador y, en este caso, se unen respectivamente al revestimiento por una cara a través de un cojinete de deslizamiento dispuesto por debajo del anillo portador y por la otra cara a través de un cojinete fijo dispuesto por debajo del anillo portador.
Otros detalles y ventajas de la invención se explican por medio de las figuras a través de las siguientes descripciones de las figuras de ejemplos de realización.
Se muestra en la:
Figura 1 una vista en sección esquemática de una columna de lavado de aceite del estado de la técnica;
Figura 2 una vista en sección esquemática de una columna de lavado de aceite para la realización del procedimiento
según la invención;
Figura 3 un detalle de la figura 2;
Figura 4 el detalle IV según la figura 3;
Figura 5 una vista en planta del detalle según la figura 4;
Figura 6 una vista parcialmente cortada a lo largo de la línea VI-VI de la figura 5;
Figura 7 una vista en detalle de un cojinete fijo de un elemento de salida según la invención;
Figura 8 una vista a modo de recorte del detalle VIII según la figura 3;
Figura 9 una vista en planta de un fondo de transferencia de masa según la invención (parte inferior), así como de un distribuidor de líquido (parte superior) para aplicar una fase líquida al fondo de transferencia de masa;
Figura 10 una vista a modo de recorte a lo largo de la dirección X de la figura 9 de un canal de compensación del distribuidor de líquido que une entre sí dos canales de distribución previa del distribuidor de líquido;
Figura 11 una vista a modo de recorte a lo largo de la dirección XI de la figura 9 de un canal de distribución final con salidas en forma de escotaduras rectangulares configuradas a lo largo de un borde de una pared lateral del canal de distribución final;
Figura 12 una vista a modo de recorte a lo largo de la dirección XII de la figura 9 de un canal de distribución previa con salidas en forma de escotaduras rectangulares configuradas a lo largo de un borde de una pared lateral del canal de distribución previa;
Figura 13 una vista a modo de recorte, parcialmente cortada, de un tubo de alimentación para un canal de distribución previa de un distribuidor de líquido según las figuras 9 a 12;
Figura 14 otra vista a modo de recorte, parcialmente cortada, de un tubo de alimentación para un canal de distribución previa de un distribuidor de líquido según las figuras 9 a 13;
Figuras 15 a 17 representaciones seccionadas esquemáticas de fondos perforados, de burbujas o de válvulas.
La figura 1 muestra una columna de lavado de aceite 2 según el estado de la técnica. La columna de lavado de aceite 2 presenta una sección de gasolina superior 20 y una sección de aceite inferior 21, introduciéndose en una zona inferior de la sección de aceite 21 una corriente de gas de descomposición S que se ha generado (véase arriba) mediante la descomposición de vapor de una sustancia que contiene hidrocarburos (por ejemplo, nafta). A la
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corriente de gas de descomposición S se le aplica en la sección de aceite 21 en contracorriente, un segundo agente de lavado líquido W que contiene hidrocarburos y que se aporta en la sección de aceite 21 a segundos fondos de transferencia de masa en forma de deflectores de lado a lado de un solo flujo 17. De este modo, los hidrocarburos con un punto de ebullición más alto se separan de la corriente de gas de descomposición S y se acumulan en el fondo de decantación 12 como fracción de aceite F'. En la sección de gasolina 20, la corriente de gas de descomposición S entra en contacto, por medio de primeros fondos de transferencia de masa en forma de fondos perforados o de válvulas 15 a los que se aporta un primer agente de lavado líquido W que contiene hidrocarburos, con el primer agente de lavado W, a fin de separar de la corriente de gas de descomposición S una fracción de gasolina F con un punto de ebullición en comparación más bajo.
El procedimiento según la invención, que se explica a modo de ejemplo por medio de la columna de lavado de aceite 1 según la figura 2, se concibe de manera que se contrarreste una contaminación en los primeros fondos de transferencia de masa inferiores 15a de la columna de lavado de aceite 2 según la figura 1.
En particular, la columna de lavado de aceite 1 según la figura 2 presenta un revestimiento 10 fundamentalmente cilíndrico que se extiende a lo largo de un eje longitudinal L que coincide con la vertical y que limita un espacio interior de la columna de lavado de aceite 1 que a lo largo del eje longitudinal L se divide en una sección de gasolina 20 que presenta la cabeza 11 de la columna de lavado de aceite 1 y en una sección de aceite 21 dispuesta debajo que presenta el fondo de decantación 12 de la columna de lavado de aceite 1 y que se divide a su vez en una sección de aceite ligero 21a y en una sección de aceite pesado 21b dispuesta debajo. En este caso, la sección de gasolina 20 está separada de la sección de aceite 21 o de la sección de aceite ligero 21a por un fondo de chimenea 13 y la sección de aceite ligero 21a está separada de la sección de aceite pesado 21b por un fondo de chimenea 14.
La corriente de gas de descomposición S previamente enfriada se aporta a la columna de lavado de aceite 1 en la zona del fondo de la sección de aceite pesado 21b a una temperatura de entre, por ejemplo, 400°C y 600°C aproximadamente. La sección de aceite pesado 21b de la columna de lavado de aceite 1 presenta aquí varios segundos fondos de transferencia de masa 100 dispuestos unos encima de otros a lo largo del eje longitudinal L que se muestran en las figuras 3 a 9. Como se ha descrito antes, en este caso los segundos fondos de transferencia de masa respectivamente contiguos 100 se configuran de manera que los elementos de salida 101 del respectivo segundo fondo de transferencia de masa inferior 100 se dispongan en el centro por debajo de los orificios de paso o de los huecos del segundo fondo de transferencia de masa 100 dispuesto encima.
El gas de descomposición S fluye a través de todo el espacio interior de la columna de lavado de aceite 1 desde abajo hacia arriba a lo largo del eje longitudinal L del revestimiento 10 de la columna 1, aportándose a los segundos fondos de transferencia de masa 100 en la sección de aceite pesado 21b un tercer agente de lavado líquido W'' que contiene hidrocarburos por medio de un segundo distribuidor de líquido 300 mostrado en las figuras 9 a 14 dispuesto a lo largo del eje longitudinal L por encima de los segundos fondos de transferencia de masa 100. Como consecuencia, el tercer agente de lavado W'' fluye hacia abajo en la sección de aceite pesado 21b y entra en contacto intensivo con la corriente ascendente de gas de descomposición S por medio de los segundos fondos de transferencia de masa 100. De este modo se separa de la corriente de gas de descomposición S la parte de los hidrocarburos más pesados, acumulándose los hidrocarburos como una fracción de aceite pesado líquido F" en el fondo de decantación 12 de la columna de lavado del aceite 1. La fracción de aceite pesado F" se retira de allí, se enfría y se reconduce como tercer agente de lavado W", al menos parcialmente, a la sección de aceite pesado 21b, aportándose de nuevo a un segundo fondo de transferencia de masa superior 100 o a la fase de gas de descomposición S por medio del segundo distribuidor de líquido 300.
La corriente de gas de descomposición S empobrecida en la fracción de aceite pesado llega de la sección de aceite pesado 21b, a través del fondo de chimenea 14, a la sección de aceite ligero 21a de la columna de lavado de aceite 1. Aquí, la fase de gas de descomposición S también sube hacia arriba por medio de los segundos fondos de transferencia de masa 100 a los que se aplica en contracorriente un segundo agente de lavado líquido W que contiene hidrocarburos a través de un primer distribuidor de líquido 200 (véanse las figuras 9 a 14) de la sección de aceite ligero 21a, de manera que los correspondientes hidrocarburos con un punto de ebullición bajo separados de la fase de gas S se acumulen como fracción de aceite ligero líquida en la sección de aceite ligero 21a, especialmente en el fondo de chimenea 14. Desde allí la fracción de aceite ligero puede pasar, en su caso a través de salidas, directamente a los canales de distribución previa 210 del segundo distribuidor de líquido 300 de la sección de aceite pesado 21b. Además, la fracción de aceite ligero mencionada F' se retira de la sección de aceite ligero 21a, se enfría y se mezcla con una fracción de gasolina F retirada de la sección de gasolina 20, reconduciéndose a la sección de aceite ligero 21a como segundo agente de lavado W' a través del primer distribuidor de líquido citado 200.
Finalmente, la corriente de gas de descomposición S empobrecida en la fracción de aceite ligero F' pasa de la sección de aceite ligero 21a, a través del fondo de chimenea 13, a la sección de gasolina 20 de la columna de lavado de aceite 1 en la que la corriente de gas de descomposición S pasa, a través de primeros fondos de transferencia de masa 16a, 16b, 16c en forma de fondos perforados, de burbujas o de válvulas (compárense las figuras 15 a 17), a la cabeza 11 de la columna 1 de donde se extrae. En la sección de gasolina 20, la corriente de gas de descomposición S entra en contacto con un primer agente de lavado líquido W que contiene hidrocarburos y que se aporta a los primeros fondos de transferencia de masa 16a, 16b, 16c, de manera que los hidrocarburos con un punto de ebullición bajo se separen de la corriente de gas de descomposición S y se acumulen en la sección de
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gasolina 20 como fracción de gasolina líquida F. La fracción de gasolina F se retira de la sección de gasolina 20 y se mezcla parcialmente con la fracción de aceite ligero F' extraída de la sección de aceite ligero 21a y se reconduce a la sección de aceite ligero 21a como segundo agente de lavado W' (véase arriba). Además, una parte de la fracción de gasolina F se puede reconducir a uno de los primeros fondos de transferencia de masa inferiores (así llamado pump-around), por ejemplo, al segundo primer fondo de transferencia de masa más inferior 16b desde abajo, a fin de aumentar la circulación en los primeros fondos de transferencia de masa inferiores 16a, 16b, lo que contrarresta una obstrucción de los primeros fondos de transferencia de masa inferiores 16a, 16b como consecuencia de la formación de polímeros (véase arriba).
Según la invención, una fracción de gasolina F se reconduce además como agente de lavado W o como componente del agente de lavado W a la cabeza 11 de la columna de lavado de aceite 1 o de la sección de gasolina 20, siendo preferiblemente la relación entre este reflujo de gasolina (kmol/h) y la cantidad de gas de descomposición S (kmol/h) aportada a la sección de aceite 21 o a la sección de aceite pesado 21b, de entre 1:16 y 1:10, preferiblemente de entre 1:12 a 1:10. En este caso, la fracción de gasolina reconducida a la cabeza 11 (el así llamado reflujo) procede con preferencia de una columna de lavado de agua que sigue a la columna de lavado de aceite 1, de cuyo fondo de decantación llega a un recipiente de separación de gasolina y agua desde el que se aporta preferiblemente sin agua como reflujo a la cabeza 11 de la columna de lavado de aceite 1. Al poner en marcha la instalación, se puede aportar adicionalmente gasolina externa a la cabeza 11 de la columna de lavado de aceite 1 (véase arriba).
Preferiblemente, la sección de gasolina 20 de la columna de lavado de aceite 1 presenta a lo largo del eje longitudinal L una longitud A que es menor que la longitud A' de la sección de aceite 21, con preferencia menor que la mitad de la longitud A' de la sección de aceite 21.
En caso de que el gas de descomposición S se genere mediante la descomposición de vapor de una sustancia como la nafta o de una sustancia más ligera, la sección de aceite pesado 21b se puede suprimir. A continuación se retira del fondo de decantación 12 de la sección de aceite 21 una fracción de aceite F' que se trata de forma análoga a la de la fracción de aceite ligero F' en el ejemplo de realización anterior.
Las figuras 3 a 9 muestran en detalle los segundos fondos de transferencia de masa 100. En general, los fondos de transferencia de masa 100 de este tipo siempre se pueden utilizar ventajosamente en columnas en las que exista un alto riesgo de contaminación debido a las fases gaseosas o líquidas a transferir.
Los segundos fondos de transferencia de masa 100 presentan, según la figura 9, una serie de elementos de salida 101 orientados paralelamente entre sí que se desarrollan longitudinalmente y que se extienden a la misma altura (con respecto al eje longitudinal L del revestimiento 10) paralelamente a la sección transversal de columna Q que se desarrolla perpendicularmente al eje longitudinal L. En este caso, los elementos de salida contiguos 101 están separados equidistantes entre sí transversalmente con respecto a su dirección de extensión longitudinal, de manera que entre cada uno de los dos elementos de salida 101 se forme respectivamente un orificio de paso o un hueco a través del cual la fase gaseosa S pueda ascender en el espacio interior de la columna de lavado de aceite 1.
De acuerdo con las figuras 4 a 7 y 9, los elementos de salida 101 presentan respectivamente un primer y un segundo brazo 102, 103 unidos entre sí en ángulo formando un canto 104, de manera que los elementos de salida 101 formen perfiles angulares de lados iguales 101. En este caso, los respectivos cantos 104 de los elementos de salida 101 también se configuran con una extensión longitudinal y se desarrollan paralelamente a la sección transversal de columna Q. Además, los brazos 102, 103 de los elementos de salida 101 se desarrollan a lo largo del eje longitudinal L unos hacia otros hacia arriba, de modo que los dos brazos 102, 103 de un elemento de salida 101 definan sendas superficies de salida 102a, 103a orientadas hacia arriba que caen hacia abajo respectivamente partiendo del canto 104 del respectivo elemento de salida 101. Si el respectivo agente de lavado líquido W', W" se aporta a través de un primer o de un segundo distribuidor de líquido 200, 300 al canto respectivo 104 de un elemento de salida 101, éste se escurre hacia abajo a ambos lados del canto respectivo 104 a través de las superficies de salida 102a, 103a, de manera que se formen respectivamente dos cortinas del agente de lavado W', W" en cuestión.
Conforme a la figura 8, varios segundos fondos de transferencia de masa 100 según la invención se disponen unos encima de otros a lo largo del eje longitudinal L, disponiéndose los elementos de salida 101 de los segundos fondos de transferencia de masa contiguos 100 desplazados entre sí a lo largo de la sección transversal de columna Q, de modo que la fase líquida W', W'' que sale de las superficies de salida 102a, 103a del respectivo elemento de salida 101 de un segundo fondo de transferencia de masa 100 se aporte a dos elementos de salida 101, dispuestos por debajo del elemento de salida 101, de un segundo fondo de transferencia de masa 100 situado debajo. Aquí, los elementos de salida 101 del respectivo segundo fondo de transferencia de masa inferior 100 se disponen a lo largo de la sección transversal de columna Q con preferencia respectivamente en el centro entre dos elementos de salida 101 del segundo fondo de transferencia de masa 100 situado por encima. Por este motivo, los segundos fondos de transferencia de masa 100 según la invención también se conocen como fondos en cascada.
Según las figuras 4-7, los elementos de salida 101 de un segundo fondo de transferencia de masa 100 con zonas finales opuestas unas a otras 101d (compárese figura 7) se apoyan en un anillo portador periférico asignado 110 que se fija en una cara interior del revestimiento 10 de la columna de lavado de aceite 1. En este caso, una zona final
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101d se apoya en el anillo portador 110 por medio de un cojinete fijo y la otra por medio de un cojinete de deslizamiento.
Los elementos de salida 101 se pueden extender de forma continua por la sección transversal de columna Q desde una zona lateral interior del revestimiento 10 de la columna de lavado de aceite 1 hasta una zona lateral interior opuesta del revestimiento 10 de la columna de lavado de aceite 1. No obstante, también existe la posibilidad de que un elemento de salida 101 se componga de varios segmentos 101a, 101b (compárese figura 5) dispuestos en serie a lo largo de la dirección de extensión longitudinal del elemento de salida 101. En este caso, las hendiduras entre dos segmentos contiguos 101a, 101b se pueden cubrir con una caperuza 101c. Los segmentos de este tipo 101a, 101b se apoyan con sus zonas finales libres en el anillo portador 110 y/o en un soporte 112, especialmente un soporte perfilado 112, que se extiende transversalmente respecto a los elementos de salida 101. En su caso se pueden prever varios soportes 112 de este tipo que se desarrollen paralelamente entre sí. Una zona final de un segmento 101a, 101b se apoya, por medio de un cojinete fijo, en el anillo portador 110 o en un soporte 112 y la otra zona final por medio de un cojinete de deslizamiento.
Los soportes 112, siempre que estén disponibles, se sitúan por debajo del anillo portador 110 respectivamente con una zona final libre 113 que se apoya en un cojinete 111 fijado en la cara interior del revestimiento 10 por debajo del respectivo anillo portador 110. Las zonas finales 113 del respectivo soporte 112 presentan aquí una escotadura para la recepción del anillo portador asignado 110, de manera que el respectivo anillo portador 110 configure junto con el respectivo soporte 112 una superficie fundamentalmente continua 112a en la que se pueden apoyar los elementos de salida 101 (compárese figura 4). Con preferencia, en el caso de los soportes 112, una zona final 113 también se apoya en el revestimiento 10 respectivamente por medio de un cojinete 111 en forma de un cojinete de deslizamiento 111 (compárese figura 4), mientras que la otra zona final 113 se apoya por medio de un cojinete fijo (compárese figura 3).
Por otra parte, los segundos fondos de transferencia de masa 100 según la figura 9 pueden presentar respectivamente a un lado de un elemento de salida exterior 101, un elemento de cubierta 115 que sirve para limitar el orificio de paso entre el elemento de salida mencionado 101 y el elemento de cubierta 115 a la anchura prevista.
Según las figuras 2, así como 9-14, para aplicar el respectivo agente de lavado líquido W, W" a los segundos fondos de transferencia de masa 100 dispuestos unos encima de otros se prevén un primer o un segundo distribuidor de líquido 200, 300. Éstos presentan respectivamente varios canales de distribución final 202 abiertos hacia arriba y en forma de caja en la sección transversal que se disponen a lo largo del eje longitudinal L de la columna de lavado de aceite 1 por encima de los segundos fondos de transferencia de masa 100 respectivamente asignados y que se extienden respectivamente a lo largo de la sección transversal de columna Q mencionada, así como transversalmente respecto a los elementos de salida 101.
Los canales de distribución final 202 que se extienden longitudinalmente presentan respectivamente un fondo 203 que se extiende paralelo a la sección transversal de columna Q, así como dos paredes laterales 204 que parten del mismo, presentando las paredes laterales indicadas 204 respectivamente un borde superior 205 (compárese figura 11) en el que se configuran a lo largo salidas 201 en forma de escotaduras rectangulares que se disponen a lo largo del eje longitudinal L de la respectiva columna 1, 3, 4 respectivamente perpendiculares por encima de un canto 104 de un elemento de salida 101 asignado a la respectiva salida 201. Ahora, para la distribución de la fase líquida W', W" en los elementos de salida 101, los canales de distribución final 202 se cargan con la fase líquida W', W", de manera que ésta entre a través de los cantos inferiores 206 de las distintas salidas 201 que se desarrollan paralelamente al respectivo fondo 203 y caiga en los cantos 104 mencionados y se distribuya por los elementos de salida en cascada 101 (compárese figura 8) hacia abajo, de manera que se forme una pluralidad de cortinas de la fase líquida W', W", a través de las cuales se guía forzosamente en contracorriente una fase gaseosa (por ejemplo, gas de descomposición) S a tratar, de modo que se produzca una transferencia intensiva de masa y/o energía entre las fases W, W", S.
Para cargar los canales de distribución previa 202 con la fase líquida W', W" se prevén, según la figura 10, dos canales de distribución previa 210 paralelos entre sí y dispuestos a lo largo del eje longitudinal L por encima de los canales de distribución final 202 y que también se configuran abiertos hacia arriba y se moldean en forma de caja en la sección transversal. Los canales de distribución previa 210 también se extienden a lo largo de la sección transversal de columna Q y concretamente con preferencia del mismo modo que los canales de distribución final 202 fundamentalmente por toda la sección transversal de columna, es decir, desde una zona lateral interior del revestimiento 10 de la respectiva columna 1, 3, 4 hasta una zona lateral interior opuesta del revestimiento 10. Por otra parte, los canales de distribución previa 210 se extienden transversalmente respecto a los canales de distribución final 202.
Los canales de distribución previa 210 también presentan respectivamente un fondo 211 que se extiende paralelo a la sección transversal de columna Q, así como dos paredes laterales 212 que parten del mismo y que presentan sendos bordes superiores 213 en los que se configuran salidas 214 en forma de escotaduras rectangulares a través de las cuales la fase líquida W', W" se puede introducir respectivamente en un canal de distribución final asignado 202. Con esta finalidad, las salidas 214 de los canales de distribución previa 210 se disponen a su vez respectivamente perpendiculares a lo largo del eje longitudinal L del revestimiento 10 de la respectiva columna 1, 3, 4 por encima de un canal de distribución final asignado 202 (compárense figuras 12, 13 y 14).
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Según las figuras 13 y 14, los canales de distribución previa 210 mencionados se cargan por su parte con la fase líquida F a través de al menos respectivamente un tubo de alimentación 220, con preferencia a través de respectivamente dos tubos de alimentación 220 que se extienden, al menos por secciones, a lo largo del eje longitudinal L del revestimiento 10 de la respectiva columna 1, 3, 4, orientándose una salida 221 del respectivo tubo de alimentación 220 a lo largo del eje longitudinal L indicado hacia el respectivo fondo 211 del canal de distribución previa 210 a alimentar y fluyendo a través de la misma la fase líquida W', W" del respectivo tubo de alimentación 220 en el canal de distribución previa asignado 210. Los tubos de alimentación mencionados 220 se disponen respectivamente entre dos chapas protectoras contra salpicaduras 222 que se desarrollan paralelamente entre sí y que flanquean por ambos lados la salida 221 del respectivo tubo de alimentación 220 y se fijan respectivamente en una pared lateral asignada 212 del canal de distribución previa 210 en cuestión.
Además, los canales de distribución previa 210 presentan respectivamente por las caras exteriores orientadas hacia fuera de sus paredes laterales 212 a ambos lados de las salidas 214 del respectivo canal de distribución previa 210, una chapa directriz 216 que se separa perpendicularmente de la respectiva pared lateral 212 y que penetra respectivamente con una zona final libre inferior en el canal de distribución final 202 dispuesto por debajo de la respectiva salida 214. Las chapas directrices 216 sirven para conducir la corriente de la fase líquida W', W" desde las salidas 214 de los canales de distribución previa 210 a los canales de distribución final asignados 202.
Para que la fase líquida W', W" presente siempre el mismo nivel en ambos canales de distribución previa 210, los dos canales de distribución previa 210 se pueden unir, según las figuras 9 y 10, a través de al menos un canal de compensación 215 que se extiende entre los dos canales de distribución previa 210 y en concreto transversalmente respecto a éstos.
En las figuras 15 a 17 se muestran esquemáticamente en sección los primeros fondos de transferencia de masa 16a, 16b, 16c arriba mencionados de la sección de gasolina 20 de la columna de lavado de aceite 1. Aquí, en el caso de los fondos perforados 16 se trata, de acuerdo con la figura 15, de fondos de columna con una descarga 162 a través de la cual el agente de lavado W pasa a los fondos de columna situados debajo. En este caso, los fondos perforados 16 presentan una serie de orificios de paso 161 a través de los cuales el gas de descomposición S fluye entrando en contacto con el agente de lavado W que se encuentra en el respectivo fondo perforado 16.
Según la figura 16, en el caso de los primeros fondos de transferencia de masa en forma de fondos de burbujas 16 también se prevé una descarga 162. Además, en el caso de los fondos de burbujas 16, los orificios de paso 161 mencionados están rodeados por cuellos de chimenea 164 cubiertos por caperuzas 163, penetrando en especial los cuellos de chimenea 164 en la caperuza 163 respectivamente asignada.
Conforme a la figura 17, los fondos de válvulas 16 también pueden presentar una descarga 162. Por otra parte, en el caso de los fondos de válvulas 16, los orificios de paso indicados 161 se pueden cerrar mediante válvulas 165, especialmente tapas abatibles, a fin de evitar que pase líquido. Si la presión del gas de descomposición es suficiente, las válvulas se abren a presión, de manera que el gas de descomposición S pueda fluir de abajo a arriba a través de los orificios de paso 161 del fondo de válvula. Además de las válvulas móviles también se pueden utilizar las así llamadas Fixed Valves, es decir, casquetes de válvula fijos con efecto catalizador.
- Lista de referencias
- 1
- Columna de lavado de aceite
- 2
- Columna de lavado de aceite
- 5
- Bomba
- 6
- Intercambiador de calor
- 10
- Revestimiento
- 11
- Cabeza
- 12
- Fondo de decantación
- 13, 14
- Fondo de chimenea
- 15, 15a
- Fondos perforados o de válvulas
- 16, 16a, 16b, 16c
- Primeros fondos de transferencia de masa, por ejemplo, fondos perforados, de burbujas o de válvulas
- 17
- Deflectores de lado a lado
- 20, 21,21a, 21b
- Secciones de la columna
- 100
- Segundos fondos de transferencia de masa
- 101
- Elemento de salida
- 101a, 101b Segmentos
- 101c Caperuza
- 101d Zona final
- 102, 103 Brazos
- 5
- 102a, 103a Superficies de salida
- 104 Canto
- 110 Anillo portador
- 111 Cojinete
- 112 Soporte
- 10
- 112a Superficie
- 113 Zona final
- 115 Chapa de cubierta
- 161 Orificio de paso
- 162 Descarga
- 15
- 163 Caperuza
- 164 Cuello de chimenea
- 165 Válvula (especialmente tapa abatible)
- 200, 300 Distribuidor de líquido
- 201 Salidas
- 20
- 202 Canal de distribución final
- 203 Fondo
- 204 Pared lateral
- 205 Borde
- 206 Canto inferior
- 25
- 210 Canal de distribución previa
- 211 Fondo
- 212 Pared lateral
- 213 Borde
- 214 Salida
- 30
- 215 Canal de compensación
- 216 Chapa directriz
- 217 Canto inferior
- 220 Tubo de alimentación
- 221 Salida
- 35
- 222 Chapa protectora contra salpicaduras
- F, F', F" Fracciones
- I Espacio interior
- L Eje longitudinal
- Q Sección transversal de columna
- 40
- S Corriente de gas de descomposición
- W, W, W" Agente de lavado
Claims (15)
- 51015202530354045505560REIVINDICACIONES1. Procedimiento para el lavado de una corriente de gas de descomposición en una columna de lavado de aceite que presenta un revestimiento (10) que se extiende a lo largo de un eje longitudinal (L) y que rodea un espacio interior (I) de la columna (1), estando el espacio interior (I) dividido en una sección de gasolina (20) y en una sección de aceite (21) dispuesta debajo a lo largo del eje longitudinal (L), introduciéndose una corriente de gas de descomposición (S) en la sección de aceite (21) y conduciéndose a lo largo del eje longitudinal (L) desde abajo hacia arriba a través de segundos fondos de transferencia de masa (100) dispuestos unos encima de otros de la sección de aceite (21) a los que se les aplica, en contracorriente respecto a la corriente de gas de descomposición (S), un segundo agente de lavado líquido (W') que contiene hidrocarburos, a fin de separar de la corriente de gas de descomposición (S) una fracción de aceite (F'), presentando los segundos fondos de transferencia de masa (100) respectivamente una serie de elementos de salida (101) que se desarrollan paralelamente y a distancia entre sí, especialmente en forma de perfiles angulares, que presentan respectivamente una primera y una segunda superficie de salida (102a, 103a), a lo largo de las cuales el segundo agente de lavado (W) sale hacia abajo y que se desarrollan a lo largo del eje longitudinal (L) hacia la sección de gasolina unas hacia otras y coincidiendo para formar un canto (104) que se extiende transversalmente respecto al eje longitudinal (L), guiándose la corriente de gas de descomposición en la sección de gasolina (20) después del paso de los segundos fondos de transferencia de masa (100) de la sección de aceite (21) y conduciéndose a continuación a lo largo del eje longitudinal (L) desde abajo hacia arriba a través de primeros fondos de transferencia de masa (16a, 16b, 16c) de la sección de gasolina (20) dispuestos unos encima de otros y que se configuran como fondos perforados, fondos de burbujas y/o fondos de válvulas y a los que se les aplica, en contracorriente con respecto a la corriente de gas de descomposición (S), un primer agente de lavado líquido (W) que contiene hidrocarburos, a fin de separar de la corriente de gas de descomposición (S) una fracción de gasolina (20), extrayéndose la corriente de gas de descomposición (S) de una cabeza (11) de la sección de gasolina (20), extrayéndose la fracción de gasolina (F) de la sección de gasolina (20) y reconduciéndose a la cabeza (11) de la sección de gasolina (20) una fracción de gasolina (W) como primer agente de lavado (W), caracterizado por que la proporción molar entre la cantidad de sustancia de la fracción de gasolina (W) reconducida a la sección de gasolina (20) por unidad de tiempo y la cantidad de sustancia del gas de descomposición (S) introducida por unidad de tiempo en la sección de aceite (21) se encuentra en un rango de 1:16 a 1:10, preferiblemente de 1:12 a 1:10.
- 2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado por que una parte de la fracción de gasolina (F) extraída de la sección de gasolina (20) se reconduce a uno de los primeros fondos de transferencia de masa (16b, 16c), especialmente a uno de los primeros fondos de transferencia de masa inferiores (16b, 16c).
- 3. Procedimiento según la reivindicación 2, caracterizado por que en el caso del primer fondo de transferencia de masa se trata del segundo más inferior (16b), del tercer más inferior (16c) o del cuarto más inferior primer fondo de transferencia de masa.
- 4. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la fracción de gasolina (F) se extrae de un fondo de chimenea (13) o de un primer fondo de transferencia de masa inferior que separa la sección de gasolina (20) de la sección de aceite (21).
- 5. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la sección de aceite (21) se divide en una sección de aceite ligero (21a) y en una sección de aceite pesado (21b) dispuesta debajo a lo largo del eje longitudinal (L), en las que se disponen respectivamente varios segundos fondos de transferencia de masa (100), estando especialmente la sección de aceite ligero (21a) separada de la sección de aceite pesado (21b) por medio de un fondo de chimenea (14), y guiándose la corriente de gas de descomposición (S) a través de los segundos fondos de transferencia de masa (100) de la sección de aceite pesado (21b) y, a continuación, a través de los segundos fondos de transferencia de masa (100) de la sección de aceite ligero (21a), aplicándose a los segundos fondos de transferencia (100) en la sección de aceite pesado (21b) un tercer agente de lavado líquido (W") que contiene hidrocarburos, a fin de separar de la corriente de gas de descomposición (S) una fracción de aceite pesado (F") y aplicándose a los segundos fondos de transferencia (100) en la sección de aceite ligero (21a) un segundo agente de lavado líquido (W') que contiene hidrocarburos, a fin de separar de la corriente de gas de descomposición (S) una fracción de aceite ligero (F').
- 6. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la sección de gasolina (20) presenta de 6 a 8, especialmente 7 primeros fondos de transferencia de masa (16a, 16b, 16c), presentando especialmente los primeros fondos de transferencia contiguos una distancia entre sí a lo largo del eje longitudinal (L) del orden de 500 mm a 900 mm.
- 7. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la sección de aceite (21) presenta de 10 a 20, especialmente 16, segundos fondos de transferencia de masa (100).
- 8. Procedimiento según la reivindicación 6, caracterizado por que la sección de aceite ligero (21a) presenta de 6 a 12, especialmente 8, segundos fondos de transferencia de masa (100).5101520253035404550
- 9. Procedimiento según la reivindicación 6 u 8, caracterizado por que la sección de aceite pesado (21b) presenta de 4 a 8, especialmente 8, segundos fondos de transferencia de masa (100).
- 10. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la columna de lavado de aceite (1) presenta un primer distribuidor de líquido (200) dispuesto en la sección de aceite (21) con el que se aplica a los segundos fondos de transferencia de masa (100) el segundo agente de lavado (W'), aportando el primer distribuidor de líquido (200) el segundo agente de lavado (W') a los cantos (104) de los elementos de salida (101) de un segundo fondo de transferencia de masa superior (200) de la sección de aceite (21), de manera que el segundo agente de lavado (W) se escurra a ambos lados del respectivo canto (104) por las superficies de salida (102a, 103a) del respectivo elemento de salida (101), disponiéndose especialmente el primer distribuidor de líquido (200) en la sección de aceite ligero (21a) y siendo el segundo fondo de transferencia de masa superior (100) un segundo fondo de transferencia de masa superior (100) de la sección de aceite ligero (21a) y disponiéndose especialmente un segundo distribuidor de líquido (300) en la sección de aceite pesado (21b), con el que se aplica a los segundos fondos de transferencia de masa (100) de la sección de aceite pesado (21b) el tercer agente de lavado (W") y aportando especialmente el segundo distribuidor de líquido (300) el tercer agente de lavado (W") a los cantos (104) de los elementos de salida (101) de un segundo fondo de transferencia de masa superior (100) de la sección de aceite pesado (21b), de manera que el tercer agente de lavado (W") se escurra a ambos lados del respectivo canto (104) por las superficies de salida (102a, 103a) del respectivo elemento de salida (101).
- 11. Procedimiento según la reivindicación 10, caracterizado por que el primer y/o el segundo distribuidor de líquido (200, 300) presentan respectivamente una serie de salidas (201) a través de las cuales el respectivo agente de lavado (W, W") se aporta a los cantos (104) de los elementos de salida (101) del respectivo segundo fondo de transferencia de masa superior (100), disponiéndose las salidas (201) respectivamente perpendiculares por encima de un canto (104) de un elemento de salida asignado (101).
- 12. Procedimiento según la reivindicación 10 u 11, caracterizado por que el primer y/o el segundo distribuidor de líquido (200, 300) presentan respectivamente una serie de canales de distribución final (202) que se extienden respectivamente a lo largo de la sección transversal de columna mencionada (Q), así como transversalmente respecto a los elementos de salida (101).
- 13. Procedimiento según la reivindicación 12, caracterizado por que los canales de distribución final (202) presentan respectivamente un fondo (203) que se extiende transversalmente respecto al eje longitudinal (L) y dos paredes laterales (204) que parten del mismo, presentando las paredes laterales (204) indicadas respectivamente un borde superior (205) y configurándose las salidas (201) en forma de escotaduras especialmente rectangulares en los dos bordes superiores (205).
- 14. Procedimiento según la reivindicación 13, caracterizado por que el primer y/o el segundo distribuidor de líquido (200, 300) presentan al menos dos canales de distribución previa (210) paralelos entre sí y dispuestos a lo largo del eje longitudinal (L) por encima de los canales de distribución final (202) con los que se alimentan los canales de distribución final (202) con el respectivo agente de lavado (W', W"), extendiéndose los canales de distribución previa (210) especialmente a lo largo de la sección transversal de columna (Q) y desarrollándose especialmente los canales de distribución previa (210) transversalmente respecto a los canales de distribución final (202).
- 15. Procedimiento según la reivindicación 14, caracterizado por que los canales de distribución previa (210) presentan respectivamente un fondo (211) que se extiende transversalmente respecto al eje longitudinal (L) y dos paredes laterales (212) que parten del mismo, presentando las paredes laterales mencionadas (212) respectivamente un borde superior (213) en el que se configuran salidas (214) en forma de escotaduras especialmente rectangulares, a través de las cuales el respectivo agente de lavado (W, W") se puede introducir respectivamente en un canal de distribución final asignado (202), disponiéndose especialmente las salidas (214) de los canales de distribución previa (210) respectivamente perpendiculares por encima de un canal de distribución final asignado (202), uniéndose entre sí especialmente los canales de distribución previa (210) a través de al menos un canal de compensación (215).
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