ES3035888T3 - Plate column with multi-bubbling region column trays - Google Patents

Plate column with multi-bubbling region column trays

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ES3035888T3
ES3035888T3 ES22183254T ES22183254T ES3035888T3 ES 3035888 T3 ES3035888 T3 ES 3035888T3 ES 22183254 T ES22183254 T ES 22183254T ES 22183254 T ES22183254 T ES 22183254T ES 3035888 T3 ES3035888 T3 ES 3035888T3
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Runxing Xie
Hongping Tang
Changzhi Wang
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Beijing Zehua Chemical Eng Co Ltd
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Beijing Zehua Chemical Eng Co Ltd
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Abstract

La presente divulgación describe un plato de columna con región de burbujeo múltiple y una columna de placa correspondiente. El plato de columna con región de burbujeo múltiple incluye: al menos dos regiones de burbujeo, provistas de primeras aberturas para la mezcla de líquido y gas, que están en contacto entre sí; y al menos un bajante no lateral, que incluye al menos un bajante colgante. Este bajante colgante tiene una parte inferior con una o más segundas aberturas que permiten el flujo del líquido hacia un lado inferior izquierdo, y una o más terceras aberturas que permiten el flujo del líquido hacia un lado inferior derecho; y la parte inferior del bajante colgante está diseñada para separar el líquido que sale de las segundas aberturas del que sale de las terceras aberturas. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Columna de platos con bandejas de columna de región de burbujeo múltiple
Campo técnico
La presente divulgación se refiere a dispositivos de contacto gas-líquido tipo bandeja de columna asociados con separación química (por ejemplo, rectificación, absorción y/o extracción de vapor) dentro de una columna de platos.
Antecedentes
Los dispositivos de contacto gas-líquido (también llamado "vapor-líquido") tipo bandeja de columna asociados con la separación química (por ejemplo, rectificación, absorción, y/o extracción de vapor) se pueden aplicar a campos tal como refinación de petróleo, industria petroquímica, industria química, industria química de carbón, y protección ambiental. La tecnología de bandejas de columna de separación química se ha aplicado durante décadas y las bandejas de columna son dispositivos de contacto gas-líquido que se aplican ampliamente durante la separación química, tal como la rectificación y absorción.
En una columna de platos general (también llamada "columna de bandejas" o "columna con bandejas"), las bandejas de columna (también conocidas como "platos de columna") se utilizan como componentes básicos para el contacto gas-líquido. Las fases gaseosa y líquida fluyen de manera cruzada (también conocida como "manera de flujo cruzado") en una bandeja de columna, en tanto que las fases gaseosa y líquida en una columna se operan de manera de reflujo nivel por nivel. La fase líquida entra en un tubo de descenso en forma de desbordamiento antes de fluir a una siguiente bandeja de columna. Cada bandeja de columna incluye tres partes: un tubo de descenso, una bandeja receptora de líquido, y una región de burbujeo (también llamada "área de burbujeo"). Con base en el número de regiones de burbujeo de cada bandeja de columna, una bandeja de columna se puede clasificar como una bandeja de columna de desbordamiento único, una bandeja de columna de desbordamiento doble, una bandeja de columna de tres desbordamientos, una bandeja de columna de cuatro desbordamientos, una bandeja de columna de seis desbordamientos, o una bandeja de columna de desbordamiento múltiple.
La figura 1 es un diagrama esquemático que ilustra el flujo de las fases gaseosa y líquida en una bandeja de columna de tres desbordamientos (donde se adopta una bandeja de columna de región de burbujeo múltiple, y se muestran 4 bandejas de columna en la figura) en la técnica relacionada. Las bandejas de columna son bandejas de columna de región de burbujeo múltiple, y cada bandeja de columna incluye tres regiones de burbujeo 1, un tubo de descenso lateral 200 (ubicado a lo largo de un perímetro de la bandeja de columna en uno o dos lados de la bandeja de columna), y un tubo de descenso no lateral 300 (que puede ser un tubo de descenso central ubicado en el centro de la bandeja de columna y/o un tubo de descenso de cintura ubicado en una posición que no sea a lo largo del perímetro o en el centro de la bandeja de columna). El tubo de descenso lateral 200 se arregla verticalmente en una posición lateral y se configura para proporcionar un canal para que el líquido fluya hacia abajo. Las regiones de burbujeo 1 se proporcionan con aberturas centrales. El líquido y el gas se mezclan y están en contacto entre sí en estas regiones de burbujeo, desde donde el gas continúa moviéndose hacia una bandeja de columna superior, en tanto que el líquido fluye hacia abajo desde un tubo de descenso en otro lado. El tubo de descenso no lateral 300 es un tubo de descenso arreglado en una posición de la bandeja de columna que es distinta de la posición del tubo de descenso lateral. Con un tubo de descenso no lateral convencional, después de que el líquido fluye hacia abajo desde el tubo de descenso, entra en regiones de burbujeo en los lados izquierdo y derecho a través de ranuras ubicadas en ambos lados. Además, una región ubicada directamente debajo del tubo de descenso se utiliza a menudo para recibir el líquido que fluye hacia abajo desde el tubo de descenso. Esta región se conoce como una bandeja receptora de líquido.
La figura 2 muestra un tubo de descenso no lateral habitual en la técnica relacionada, que se conoce como una "tubo de descenso colgante" (también llamada "tubo de descenso truncada") y caracterizada porque incluye un plato inferior 400 proporcionada con aberturas (aberturas alargadas 500) para que el líquido fluya hacia abajo. En comparación con el tubo de descenso no lateral convencional, la ventaja del tubo de descenso colgante es que la bandeja receptora de líquido por debajo del tubo de descenso también se puede utilizar como una región de burbujeo (el diseño de la bandeja receptora de líquido se omite en este caso). De esta manera, se incrementa el área de la región de burbujeo, mejorando de esta manera la capacidad de procesamiento de la bandeja de columna.
Como se muestra en la figura 1, en cada región de burbujeo 1, el líquido fluye hacia abajo desde un tubo de descenso superior, transversalmente a través de la región de burbujeo, y hacia un tubo de descenso en otro lado después de mezclarse con el gas que se mueve verticalmente hacia arriba. Cada tubo de descenso no lateral recibe líquido que fluye hacia abajo desde dos regiones de burbujeo 1 por encima del tubo de descenso no lateral y, en la parte inferior del tubo de descenso no lateral, divide el líquido en dos regiones de burbujeo 1 por debajo del tubo de descenso no lateral. Si el tubo de descenso no lateral en la figura 1 adopta la estructura del tubo de descenso colgante en la técnica relacionada mostrada en la figura 2, después de que el líquido fluye hacia una bandeja de columna inferior desde la parte inferior del tubo de descenso no lateral, el líquido fluye libre y aleatoriamente hacia los lados izquierdo y derecho. Debido al flujo libre y aleatorio, la distribución de flujo en los lados izquierdo y derecho no se puede controlar activamente, lo que da por resultado una gran aleatoriedad e incertidumbre.
La aleatoriedad y la incertidumbre no son beneficiosas para una bandeja de columna proporcionada con una pluralidad de regiones de burbujeo (como se muestra en la figura 1, cada bandeja de columna incluye tres regiones de burbujeo). Esto se debe a que una bandeja de columna de región de burbujeo múltiple puede lograr una eficiencia de separación ideal sólo si las relaciones de la cantidad de líquido a la cantidad de gas (conocidas como "relaciones de líquido-gas") de las regiones de burbujeo son sustancialmente similares entre sí o iguales. Además, puesto que el área de las regiones de burbujeo en dos lados del tubo de descenso no lateral puede ser diferente, las cantidades de gas que fluyen respectivamente a través de las regiones de burbujeo en los dos lados también pueden ser diferentes. Por lo tanto, la eficiencia de la bandeja de columna se puede maximizar sólo si el líquido en el tubo de descenso no lateral se distribuye de acuerdo con una proporción de gas que fluye a través de las regiones de burbujeo en los dos lados. Sin embargo, incluso si las bandejas de columna de región de burbujeo múltiple existentes actualmente utilizadas en la industria han adoptado un tubo de descenso colgante, aún no han logrado la función de distribución de líquido activo. Como resultado, no se puede garantizar que las relaciones líquido-gas de las regiones de burbujeo en los dos lados de la parte inferior de un tubo de descenso no lateral sean sustancialmente similares entre sí o sean las mismas, lo que conduce a una pérdida de eficiencia y desperdicios.
El estado de técnica pertinente se forma por los documentos DE2228084A1, WO2017/143141A1 y US4504426A.
Sumario
La presente invención proporciona una columna de platos que tiene las características de la reivindicación 1, para resolver al menos uno de los problemas técnicos existentes.
De acuerdo con algunas realizaciones de la presente divulgación, el plato de partición está perpendicular al plato inferior y se ubica en una posición media por debajo del plato inferior.
De acuerdo con algunas realizaciones de la presente divulgación, la una o más segundas aberturas y la una o más terceras aberturas se proporcionan en el plato inferior, el líquido que fluye hacia fuera de la una o más segundas aberturas se ubica en un lado izquierdo del plato de partición, y el líquido que fluye hacia fuera de la una o más terceras aberturas se ubica en un lado derecho del plato de partición.
De acuerdo con algunas realizaciones de la presente divulgación, la al menos un tubo de descenso colgante incluye una sección transversal vertical en forma de un rectángulo, un trapecio, o escalones.
De acuerdo con algunas realizaciones de la presente divulgación, el plato de partición comprende una ranura que se extiende en una dirección paralela al plato inferior en una posición que está en la proximidad del plato inferior.
De acuerdo con algunas realizaciones de la presente divulgación, el plato inferior se proporciona con un plato de partición que se extiende en una dirección vertical en una punta del plato inferior en forma de V.
De acuerdo con algunas realizaciones de la presente divulgación, un dispositivo de burbujeo se arregla en las regiones de burbujeo, y el dispositivo de burbujeo incluye al menos uno de un tamiz, un agujero de lengüeta, una válvula fija, o una válvula de flotador.
De acuerdo con algunas realizaciones de la presente divulgación, un promotor de burbujas ubicado por debajo del al menos un tubo de descenso colgante se arregla en las regiones de burbujeo, y el promotor de burbujas incluye una parte superior cerrada a fin de permitir que el gas fluya sólo desde una superficie lateral.
De acuerdo con algunas realizaciones de la presente divulgación, las respectivas formas de la una o más segundas aberturas comprenden al menos uno de los siguientes: un agujero circular, un agujero rectangular o un agujero de elipse; y las respectivas formas de la una o más terceras aberturas comprenden al menos uno de los siguientes: un agujero circular, un agujero rectangular, o un agujero de elipse.
De acuerdo con algunas realizaciones de la presente divulgación, un número y un área de la una o más segundas aberturas se determinan de acuerdo con una proporción de distribución de líquido, y un número y un área de la una o más terceras aberturas se determinan de acuerdo con la proporción de distribución de líquido.
De acuerdo con algunas realizaciones de la presente divulgación, los respectivos diámetros de las al menos dos bandejas de columna de región de burbujeo múltiple, un número de dispositivos de burbujeo montados en las al menos dos bandejas de columna de región de burbujeo múltiple, un número y respectivas áreas de las regiones de burbujeo, y un número de dispositivos de burbujeo y un área de canal de gas que corresponde a cada una de las regiones de burbujeo se determinan de acuerdo con un flujo de gas total en las al menos dos bandejas de columna de región de burbujeo múltiple, un flujo de líquido total en las al menos dos bandejas de columna de región de burbujeo múltiple, una propiedad física del gas, y una propiedad física del líquido.
De acuerdo con algunas realizaciones de la presente divulgación, una proporción de distribución de líquido en cada una de al menos un tubo de descenso colgante se determina de acuerdo con una correspondencia entre la al menos un tubo de descenso colgante y las regiones de burbujeo, y los respectivos números y áreas de la una o más segundas aberturas y la una o más terceras aberturas se determinan adicionalmente con base en la proporción de distribución de líquido en cada una de al menos un tubo de descenso colgante.
Los aspectos y ventajas adicionales de la presente divulgación se darán en la siguiente descripción, partes de las cuales pueden llegar a ser evidentes a partir de la siguiente descripción, o se pueden aprender por la práctica de la presente divulgación.
Breve descripción de las figuras
Para describir soluciones técnicas de la presente divulgación más claramente, a continuación se describen brevemente las figuras anexas. Las figuras anexas ilustran sólo algunas realizaciones de la presente divulgación, y un experto en la técnica puede obtener además otras figuras de acuerdo con estas figuras anexas.
La figura 1 es un diagrama esquemático que ilustra el flujo de fases gaseosa y líquida de una bandeja de columna de tres desbordamientos (que adopta una bandeja de columna de región de burbujeo múltiple) en la técnica relacionada.
La figura 2 es un diagrama estructural esquemático que ilustra un tubo de descenso no lateral habitual (un tubo de descenso colgante) en la técnica relacionada.
La figura 3 es un diagrama estructural esquemático que ilustra una realización de ejemplo de una bandeja de columna de región de burbujeo múltiple de acuerdo con la presente divulgación, para usarse dentro de la columna de platos de la invención.
La figura 4 es un diagrama estructural esquemático que ilustra una parte inferior de un tubo de descenso colgante de acuerdo con el ejemplo 1 de la presente divulgación.
La figura 5 es un diagrama estructural esquemático que ilustra una parte inferior de un tubo de descenso colgante de acuerdo con el ejemplo 2 de la presente divulgación.
La figura 6 es un diagrama estructural esquemático que ilustra una parte inferior de un tubo de descenso colgante de acuerdo con el ejemplo 3 de la presente divulgación.
La figura 7 es un diagrama estructural esquemático que ilustra una parte inferior de un tubo de descenso colgante de acuerdo con el ejemplo 4 de la presente divulgación.
La figura 8 es un diagrama estructural esquemático que ilustra una parte inferior de un tubo de descenso colgante de acuerdo con el ejemplo 5 de la presente divulgación.
La figura 9 es un diagrama estructural esquemático que ilustra una parte inferior de un tubo de descenso colgante de acuerdo con el ejemplo 6 de la presente divulgación.
La figura 10 es un diagrama estructural esquemático que ilustra una parte inferior de un tubo de descenso colgante de acuerdo con el ejemplo 7 de la presente divulgación.
La figura 11 es un diagrama estructural esquemático que ilustra una parte inferior de un tubo de descenso colgante de acuerdo con el ejemplo 8 de la presente divulgación.
La figura 12 es un diagrama estructural esquemático que ilustra una realización de ejemplo de una bandeja de columna de región de burbujas múltiples que se puede incluir en una columna de platos de acuerdo con la presente divulgación.
Descripción detallada
Lo siguiente describe las soluciones técnicas proporcionadas en las realizaciones de la presente divulgación con referencia a las figuras anexas. Las realizaciones descritas son sólo algunas de las realizaciones de la presente divulgación y no todas las realizaciones.
En la descripción de la presente divulgación, se debe entender que las relaciones de orientación o posición indicadas por términos tal como "centro", "longitudinal", "horizontal", "cimero", "bajero", "frontal", "posterior", "izquierda", "derecha", "superior", "inferior", "interior" y "exterior" se basan en las relaciones de orientación o posición mostradas en las figuras anexas, y se utilizan sólo para facilitar y brevedad de la ilustración y descripción de la presente divulgación, en lugar de indicar o implicar que el aparato o componentes mencionados necesitan tener una orientación particular o necesitan construirse y operarse en una orientación particular. Por lo tanto, estos términos no se deben interpretar como que limitan la presente divulgación. Además, los términos tal como "primero", "segundo" y "tercero" se usan sólo con propósitos descriptivos y no se deben interpretar como que indican o que implican importancia relativa o que indican implícitamente el número de características técnicas indicadas. Por lo tanto, las características definidas por "primero", "segundo", y "tercero" pueden incluir explícita o implícitamente una o más de las características. Además, en la descripción de la presente divulgación, "una pluralidad de" significa dos o más, salvo que se indique lo contrario.
En la descripción de la presente divulgación, se debe observar que, salvo que se especifique o defina explícitamente lo contrario, los términos tal como "montar", "conectar" y "conexión" se deben entender en un sentido amplio. Por ejemplo, una conexión puede ser una conexión fija, una conexión desprendible, o una conexión integral; o una conexión puede ser una conexión mecánica o una conexión eléctrica; o una conexión puede ser una conexión directa, una conexión indirecta a través de un intermediario, o una conexión interna entre dos componentes. Los significados específicos de los términos anteriores en la presente divulgación se pueden entender por un experto en la técnica de acuerdo con circunstancias específicas.
En la presente divulgación, salvo que se estipule y restrinja explícitamente lo contrario, una primera característica que está "por encima" o "por debajo" de una segunda característica puede incluir que la primera y segunda características estén en contacto directo, o puede incluir que la primera y segunda características no estén en contacto directo, sino que estén en contacto con otras características entre ellas. Además, una primera característica que está "sobre", "por encima" y "sobre" una segunda característica incluye la primera característica que está directamente por encima u oblicuamente por encima de la segunda característica, o significa que una altura horizontal de la primera característica es más alta que la de la segunda característica. Una primera característica que está "por debajo", "bajo" o "debajo" de una segunda característica incluye la primera característica que está directamente debajo u oblicuamente debajo de la segunda característica, o significa que una altura horizontal de la primera característica es más baja que esa de la segunda característica.
Realización de ejemplo asociada con una bandeja de columna de región de burbujeo múltiple
La figura 3 es un diagrama estructural esquemático de una realización de ejemplo de una bandeja de columna de región de burbujeo múltiple de acuerdo con la presente divulgación. Con respecto a la figura 3, cuatro bandejas de columna de región de burbujeo múltiple se escalonan tal que el líquido que pasa a través (o fluye a través) de un tubo de descenso desde una bandeja de columna superior puede caer sobre una región de burbujeo en una bandeja de columna inferior.
En la figura 3, todas o un subconjunto de las bandejas de columna de región de burbujeo múltiple incluyen al menos dos regiones de burbujeo 1 (por ejemplo, puede haber dos, tres, o más regiones de burbujeo) y al menos un tubo de descenso no lateral (por ejemplo, puede haber una, dos, o más tubos de descenso no laterales). El tubo de descenso no lateral incluye al menos un tubo de descenso colgante 2 (en la figura 3, cada bandeja de columna incluye un tubo de descenso colgante 2, y las partes inferiores 3 de las tubos de descenso colgantes pueden ser estructuralmente diferentes, donde los platos inferiores 31 de las dos bandejas de columna superiores tienen forma de V, y los platos inferiores 31 de las dos bandejas de columna inferiores son planas y cada una se proporciona con un plato de partición 32).
Preferentemente, todos los tubos de descenso no laterales pueden adoptar el diseño de estructura del tubo de descenso colgante 2. En este caso, las regiones que corresponden a las bandejas receptoras de líquido en la bandeja de columna de región de burbujeo múltiple se pueden diseñar todas como regiones de burbujeo, para mejorar la capacidad de procesamiento de la bandeja de columna.
Como se muestra en la figura 3, al menos dos regiones de burbujeo 1 (por ejemplo, cada región de burbujeo o al menos subconjunto de las regiones de burbujeo) se pueden proporcionar con primeras aberturas 10 para que el líquido y el gas se mezclen y se pongan en contacto entre sí. En las primeras aberturas 10, el líquido y el gas se mezclan y se ponen en contacto entre sí. Entonces, el gas continúa moviéndose hacia una bandeja de columna superior, en tanto que el líquido fluye hacia abajo desde un tubo de descenso (un tubo de descenso lateral o un tubo de descenso no lateral) en otro lado.
En la figura 3, la parte inferior 3 del tubo de descenso colgante 2 incluye una o más segundas aberturas 21 que permiten que el líquido fluya hacia un lado inferior izquierdo, y una o más terceras aberturas 22 que permiten que el líquido fluya hacia un lado inferior derecho. La parte inferior 3 del tubo de descenso colgante 2 se diseña para separar (aislar, separar, o dividir) el líquido que sale de la una o más segundas aberturas 21 y el líquido que sale de la una o más terceras aberturas 22.
Se puede entender que, en comparación con la estructura (especialmente la estructura inferior) del tubo de descenso colgante 2 existente mostrada en la figura 2, una característica común del tubo de descenso colgante 2 en la figura 3 es en que el diseño de la estructura de la parte inferior 3 (que se describe en mayor detalle a continuación) permite que el líquido que fluye hacia fuera de la una o más segundas aberturas 21 y el líquido que fluye hacia fuera de la una o más terceras aberturas 22 se separen uno del otro (de manera completa o sustancialmente). De esta manera, la distribución de flujo en los lados izquierdo y derecho se puede controlar activamente, evitando así que el líquido fluya directamente hacia abajo desde la parte inferior y luego fluya libre y aleatoriamente hacia los lados izquierdo y derecho como en la figura 1 (debido a que el líquido no se separa o aísla). Por lo tanto, la solución técnica anterior proporcionada por la presente divulgación puede evitar el problema en el que la distribución de flujo en los lados izquierdo y derecho no se puede controlar activamente si el líquido fluye libre y aleatoriamente hacia los lados izquierdo y derecho como en la técnica relacionada.
De acuerdo con algunas realizaciones de la presente divulgación, una relación de líquido-gas (es decir, una relación de la cantidad de líquido a la cantidad de gas) de una región de burbujeo en el lado inferior izquierdo que corresponde a la una o más segundas aberturas 21 es la misma o sustancialmente similar a (por ejemplo, si un valor absoluto de una diferencia entre dos relaciones de líquido-gas es menor que 10%, las relaciones de líquidogas se pueden considerar sustancialmente similares en este caso) como una relación de líquido-gas de una región de burbujeo en el lado inferior derecho que corresponde a la una o más terceras aberturas 22.
Se puede entender que, si la relación de líquido-gas de la región de burbujeo en el lado inferior izquierdo que corresponde a la una o más segundas aberturas 21 es sustancialmente similar o igual a la relación de líquido-gas de la región de burbujeo en el lado inferior derecho que corresponde a la una o más terceras aberturas 22, la bandeja de columna de región de burbujeo múltiple de acuerdo con las realizaciones de la presente divulgación puede lograr una eficiencia de separación ideal, evitando de esta manera pérdidas y desechos de eficiencia.
De acuerdo con la invención, una relación de un área (también conocida como un "área de abertura") ocupada por la una o más segundas aberturas 21 a un área (también denominada "área de apertura") ocupada por la una o más terceras aberturas 22 es sustancialmente similar a (por ejemplo, si un valor absoluto de una diferencia entre dos relaciones es menor que 10%, las relaciones pueden considerarse sustancialmente similares en este caso) o la misma que una relación de un área de canal de gas de la región de burbujeo en el lado inferior izquierdo a un área de canal de gas de la región de burbujeo en el lado inferior derecho. El "área de canal de gas" en las realizaciones de la presente divulgación se refiere a un área de un canal de gas que corresponde a un dispositivo de burbujeo en la región de burbujeo.
Se puede entender que, si la relación del área ocupada por las dos o más segundas aberturas 21 al área ocupada por la una o más terceras aberturas 22 es sustancialmente similar o igual a la relación del área del canal de gas de la región de burbujeo en el lado inferior izquierdo al área del canal de gas de la región de burbujeo en el lado inferior derecho, la relación de líquido-gas de la región de burbujeo en el lado inferior izquierdo que corresponde a la una o más segundas aberturas 21 puede ser sustancialmente o igual a la relación de líquido-gas de la región de burbujeo en el lado inferior derecho que corresponde a la una o más terceras aberturas 22. Por ejemplo, las respectivas áreas de las regiones de burbujeo en dos lados del tubo de descenso no lateral (que adoptan la estructura del tubo de descenso colgante 2) pueden ser diferentes. En este caso, las cantidades de gas que fluyen respectivamente a través de las regiones de burbujeo en los dos lados también pueden ser diferentes. De acuerdo con la solución técnica anterior, la eficiencia de la bandeja de columna se puede maximizar si el líquido en el tubo de descenso no lateral se distribuye de acuerdo con una proporción de la cantidad de gas que fluye a través de las regiones de burbujeo en los dos lados. Por ejemplo, en una columna de propileno, la eficiencia se puede aumentar de 5% a 20% si se adopta la bandeja de columna de región de burbujeo múltiple de acuerdo con las realizaciones de la presente divulgación.
Ejemplo 1 al Ejemplo 4:
La figura 4 a la figura 7 muestran una pluralidad de ejemplos que cumplen con los requisitos de diseño de la parte inferior 3 del tubo de descenso colgante 2 de la presente divulgación. Una característica común de estos ejemplos es que la parte inferior 3 del tubo de descenso colgante 2 incluye un plato inferior plano 31 y un plato de partición 32 ubicado por debajo del plato inferior 31.
De acuerdo con algunas realizaciones de la presente divulgación, la una o más segundas aberturas 21 y la una o más terceras aberturas 22 se proporcionan en el plato inferior 31, el líquido que fluye hacia fuera de la una o más segundas aberturas 21 se ubica en un lado izquierdo del plato de partición 32, y el líquido que fluye hacia fuera de la una o más terceras aberturas 22 se ubica en un lado derecho del plato de partición 32.
Se puede entender que, al adoptar la estructura del plato inferior plano 31 y el plato de partición 32 ubicado debajo del plato inferior 31, la distribución de flujo en los lados izquierdo y derecho se puede controlar activamente a través de la estructura del plato de partición 32, impidiendo de esta manera que el líquido fluya directamente hacia abajo desde la parte inferior y fluya libre y aleatoriamente hacia los lados izquierdo y derecho como en la figura 1 (debido a que el líquido no se separa o aísla).
Por ejemplo, un ángulo entre el plato de partición 32 y una dirección vertical (también conocida como una "dirección vertical") puede ser menor que 45°. Preferiblemente, el plato de partición 32 está perpendicular al plato inferior 31 y se ubica en una posición media por debajo del plato inferior 31. Al adoptar esta estructura, toda la estructura puede ser más simétrica y coordinada, y fácil de diseñar y fabricar. Además, debido a que el plato de partición 32 adopta un diseño de estar perpendicular al plato inferior y ubicado en una posición media, es fácil calcular y simular estados de flujo del líquido en los lados izquierdo y derecho.
De acuerdo con la invención, el plato de partición 32 tiene una parte inferior que está en contacto con la otra bandeja de columna de región de burbujeo múltiple ubicada en el lado inferior. Si la parte inferior del plato de partición 32 está en contacto con la otra bandeja de columna de región de burbujeo múltiple ubicada en el lado inferior, se puede lograr un efecto óptimo de separación de líquido en dos lados, lo que ayuda mejor a controlar activamente la distribución de flujo en los lados izquierdo y derecho.
Como se muestra en la figura 4, el tubo de descenso colgante 2 tiene una sección transversal vertical (una sección transversal del plato de partición 32 se omite en este caso), que puede estar en la forma de un rectángulo (marcado como "ejemplo 1"). Por ejemplo, el ángulo entre el plato de partición 32 y la dirección vertical en la figura 4 puede ser de 10°, y la altura vertical del plato de partición 32 puede ser de 100 mm.
En una realización variante, la sección transversal vertical del tubo de descenso colgante 2 puede estar alternativamente en la forma de un trapecio (como se muestra en la figura 5, que se marca como "ejemplo 2") o pasos (como se muestra en la figura 6, que se marca como "ejemplo 3"), o puede estar en otra forma adecuada. Los flujos en los lados izquierdo y derecho se pueden distribuir al adoptar las formas anteriores para las secciones transversales de los tubos de descenso colgantes 2 y al tener el diseño de estructura del plato de partición 32.
La figura 7 muestra otra realización variante (que se marca como "ejemplo 4"). A diferencia del ejemplo en la figura 4, el plato de partición 32 (por ejemplo, que puede tener una altura vertical de 150 mm) incluye una ranura 33 (por ejemplo, que puede tener un ancho vertical de 30 mm o una relación del ancho vertical a la altura vertical del plato de partición 32 que no excede el 20%) que se extiende en una dirección paralela al plato inferior en una posición cercana al plato inferior 31. Preferentemente, una posición de un borde inferior de la ranura 33 es más alta que un nivel de líquido en la posición, tal que el líquido en los lados izquierdo y derecho se separa. Al adoptar este diseño para la ranura 33, se pueden equilibrar las presiones de fase gaseosa en dos lados del plato de partición 32, evitando de esta manera el impacto en la distribución de líquido en los dos lados cuando las presiones de fase gaseosa en los dos lados del plato de partición son diferentes.
Ejemplo 5 al Ejemplo 8:
La figura 8 a la figura 11 muestran una pluralidad de ejemplos que cumplen con los requisitos de diseño de la parte inferior 3 del tubo de descenso colgante 2 de la presente divulgación. Una característica común de estos ejemplos es que la parte inferior 3 del tubo de descenso colgante 2 incluye un plato inferior en forma de V 31, y la una o más segundas aberturas 21 y la una o más terceras aberturas 22 se ubican respectivamente en dos lados del plato inferior en forma de V.
Por ejemplo, una altura vertical de la estructura en forma de V puede variar de 50 mm a 500 mm. Un ángulo de la estructura en forma de V puede variar de 30° a 150°. Una relación del ancho de un borde superior de la estructura en forma de V con respecto al ancho horizontal del plato inferior puede variar de 0,2 a 0,8.
Se puede entender que, después de que se adopta el plato inferior en forma de V 31, se puede omitir el plato de partición 32. En este caso, debido a que la una o más segundas aberturas 21 y la una o más terceras aberturas 22 se ubican respectivamente en dos lados del plato inferior en forma de V, la distribución de flujo en los lados izquierdo y derecho se puede controlar activamente por el uso de la estructura en forma de V.
De acuerdo con la invención, en una punta en forma de V 34 del plato inferior 31, el plato inferior 31 está en contacto con la otra bandeja de columna de región de burbujeo múltiple 4 ubicada en el lado inferior. Si, en la punta en forma de V 34, el plato inferior 31 está en contacto con la otra bandeja de columna de región de burbujeo múltiple ubicada en el lado inferior, se puede lograr un efecto óptimo de separación de líquido en dos lados, lo que ayuda mejor a controlar activamente la distribución de flujo en los lados izquierdo y derecho.
La figura 8 muestra un ejemplo en el que la forma de una sección transversal de la parte por encima de la parte inferior 3 del tubo de descenso colgante 2 es un rectángulo (que se marca como "ejemplo 5") y el plato inferior 31 tiene forma de V. Por ejemplo, la altura vertical de la estructura en forma de V puede ser de 150 mm, y el ángulo de la estructura en forma de V puede ser de 120°.
En una realización variante, una diferencia entre el ejemplo en la figura 9 (que se marca como "ejemplo 6") y el ejemplo en la figura 8 yace en que, una parte del plato inferior 31 en la figura 9 es plana en tanto que otra parte tiene forma de V (por ejemplo, la altura vertical de la estructura en forma de V puede ser de 200 mm, el ángulo de la estructura en forma de V puede ser de 45°, y la relación del ancho del borde superior de la estructura en forma de V con respecto al ancho horizontal del plato inferior puede ser de 0,8). Los dos ejemplos mostrados en la figura 8 y la figura 9 ambos pertenecen al caso en el que el plato inferior 31 tiene forma de V.
Una diferencia entre el ejemplo en la figura 10 (que se marca como "ejemplo 7") y el ejemplo en la figura 9 yace en que, el plato inferior 31 de la figura 10 se proporciona con un plato de partición 32 (por ejemplo, una altura del plato de partición 32 puede ser de 70 mm) que se extiende en una dirección vertical (también conocida como una "dirección vertical") en la punta en forma de V 34 del plato inferior. Debido al efecto combinado del plato inferior en forma de V 31 y el plato de partición 32 (por ejemplo, la relación del ancho del borde superior de la estructura en forma de V con respecto al ancho horizontal del plato inferior puede ser de 0,4, la altura vertical de la estructura en forma de V puede ser de 120 mm, y el ángulo de la estructura en forma de V puede ser de 60°), la distribución de flujo en los lados izquierdo y derecho también se puede controlar activamente.
Una diferencia entre el ejemplo en la figura 11 (que se marca como "ejemplo 8") y el ejemplo en la figura 9 yace en que, la una o más segundas aberturas y la una o más terceras aberturas cada una adopta una abertura grande alargada en lugar de una pluralidad de aberturas pequeñas. Por ejemplo, la relación del ancho del borde superior de la estructura en forma de V con respecto al ancho horizontal del plato inferior puede ser de 0,5, la altura vertical de la estructura en forma de V puede ser de 150 mm, y el ángulo de la estructura en forma de V puede ser de 30°. En comparación, al tener la una o más segundas aberturas y la una o más terceras aberturas en forma de una pluralidad de aberturas, el número y el área de la o las aberturas se pueden establecer de manera más flexible, y la distribución de flujo en los lados izquierdo y derecho se puede controlar de manera más conveniente.
De acuerdo con algunas realizaciones de la presente divulgación, un dispositivo de burbujeo se arregla en las regiones de burbujeo 1, y el dispositivo de burbujeo incluye al menos uno (uno o más) de los siguientes: un tamiz, un agujero de lengüeta, una válvula fija, o una válvula de flotador. Usando el por lo menos un dispositivo de burbujeo, el líquido y el gas se pueden poner en contacto y mezclarse entre sí de manera más conveniente.
De acuerdo con algunas realizaciones de la presente divulgación, un promotor de burbujas ubicado por debajo del tubo de descenso colgante se arregla en las regiones de burbujeo 1, y el promotor de burbujas tiene una parte superior cerrada a fin de permitir que el gas fluya sólo desde una superficie lateral. El promotor de burbujas en general se arregla directamente por debajo del tubo de descenso colgante, y si un dispositivo de burbujeo común (por ejemplo, un tamiz, un agujero de lengüeta, una válvula fija o una válvula de flotador) se arregla en la posición, algo de líquido se fuga directamente a una bandeja de columna inferior (sin fluir a través de la región de burbujeo y hacer contacto con el gas), afectando de esta manera la eficiencia de la bandeja de columna. Esto se puede evitar al arreglar un promotor de burbujas independiente en la posición para mejorar la eficiencia de la bandeja de columna.
De acuerdo con algunas realizaciones de la presente divulgación, la forma o formas de la una o más segundas aberturas 21 incluyen al menos uno de los siguientes: un agujero circular, un agujero rectangular o un agujero de elipse; y la forma o formas de la una o más terceras aberturas 22 incluyen al menos uno de los siguientes: un agujero circular, un agujero rectangular, o un agujero de elipse. En una realización alternativa, la(s) forma(s) de la una o más segundas aberturas 21 y las formas de la una o más terceras aberturas 22 pueden incluir alternativamente otras formas factibles, que no se limitan en la presente. Por ejemplo, es concebible para aquellos expertos en la técnica que la una o más segundas aberturas 21 y la una o más terceras aberturas 22 puedan tener alternativamente otras formas irregulares tal como una forma formada por tener semicírculos en dos lados y un rectángulo en el medio, que se puede referir como un "agujero oblongo".
De acuerdo con algunas realizaciones de la presente divulgación, el número de y el área ocupada por la una o más segundas aberturas 21 se determinan de acuerdo con una proporción de distribución de líquido, y el número de y el área ocupada por la una o más terceras aberturas 22 también se determinan de acuerdo con la proporción de distribución de líquido. Por ejemplo, de acuerdo con una proporción de distribución de líquido en la bandeja de columna (especialmente una proporción de distribución de líquido en cada tubo de descenso colgante), se puede calcular el número de y el área ocupada por la una o más segundas aberturas 21 y el número de y el área ocupada por la una o más terceras aberturas 22, tal que la distribución de líquido en los lados izquierdo y derecho se controle activamente.
Realización de ejemplo acerca de una columna de platos
La presente invención proporciona una columna de platos de acuerdo con la reivindicación 1 ("separada" puede significar que dos bandejas de columna se arreglan en una dirección vertical, lo que no excluye el caso en el que las dos bandejas de columna están en contacto entre sí en la parte inferior 3 del tubo de descenso colgante 2).
De acuerdo con algunas realizaciones de la presente divulgación, los respectivos diámetros de las bandejas de columna de región de burbujeo múltiple, el número de dispositivos de burbujeo montados en las bandejas de columna de región de burbujeo múltiple, el número de, y las respectivas áreas de las regiones de burbujeo 1, y el número de dispositivos de burbujeo y un área de canal de gas que corresponde a cada región de burbujeo se determinan de acuerdo con un flujo de gas total en las bandejas de columna de región de burbujeo múltiple, un flujo de líquido total en las bandejas de columna de región de burbujeo múltiple, una o más propiedades físicas (que incluyen densidad y viscosidad) del gas, y una o más propiedades físicas del líquido.
Por ejemplo, en un diseño de la columna de platos y la bandeja de columna de región de burbujeo múltiple, el diámetro de la bandeja de columna, el número de regiones de burbujeo en la bandeja de columna, y el número total de dispositivos de burbujeo (tal como válvulas de flotación, válvulas fijas, y tamices) se calculan de acuerdo con el flujo de gas total, el flujo de líquido total, la una o más propiedades físicas (densidad, viscosidad, y similares) del gas, y la una o más propiedades físicas del líquido. El número total de dispositivos de burbujeo también determina el área total de canal de gas. Además, el área de cada región de burbujeo se puede calcular de acuerdo con el diámetro de la bandeja de columna de región de burbujeo múltiple y el número de regiones de burbujeo. En general, puesto que los dispositivos de burbujeo se pueden distribuir uniformemente en las regiones de burbujeo, se puede calcular el número de dispositivos de burbujeo en cada región de burbujeo y el área de canal de gas de cada región de burbujeo.
De acuerdo con algunas realizaciones de la presente divulgación, una proporción de distribución de líquido (que puede ser una proporción de distribución entre el líquido en el lado izquierdo de un tubo de descenso colgante y el líquido en el lado derecho del tubo de descenso colgante) en cada tubo de descenso colgante se determina de acuerdo con una correspondencia entre el tubo de descenso colgante 2 y la región de burbujeo 1; y los respectivos números y áreas de la una o más segundas aberturas 21 y la una o más terceras aberturas 22 se determinan adicionalmente.
Por ejemplo, el área del canal de gas de la región de burbujeo que corresponde a cada tubo de descenso se puede determinar de acuerdo con la correspondencia entre el tubo de descenso y la región de burbujeo. La cantidad total de líquido se distribuye en tubos de descenso de acuerdo con una proporción de las áreas de canal de gas por el uso de un distribuidor de líquido (por ejemplo, un dispositivo ubicado en una posición más alta de la columna de platos y configurado para introducir y distribuir líquido), tal que se obtenga el flujo de líquido en cada tubo de descenso. El número y el área de las aberturas en los lados izquierdo y derecho del plato inferior del tubo de descenso se determinan entonces de acuerdo con el flujo de líquido en cada tubo de descenso y una proporción de distribución entre el líquido en el lado izquierdo del tubo de descenso y el lado derecho del tubo de descenso.
La figura 12 es un diagrama estructural esquemático de una realización de ejemplo de una bandeja de columna de región de burbujeo múltiple para una columna de platos de acuerdo con la invención. Por ejemplo, durante el diseño de la columna de platos y la bandeja de columna de región de burbujeo múltiple, el flujo de líquido total en la bandeja de columna de región de burbujeo múltiple, el flujo de gas total en la bandeja de columna, una o más propiedades físicas (densidad, viscosidad, y similares) del gas, y una o más propiedades físicas del líquido se pueden determinar primero y proporcionar como entrada al diseño de la bandeja de columna.
El diámetro de la bandeja de columna, el número de regiones de burbujeo, y el número total de dispositivos de burbujeo (tal como válvulas de flotador, válvulas fijas, y tamices) se calculan de acuerdo con el flujo de gas total, el flujo de líquido total, la una o más propiedades físicas (densidad, viscosidad, y similares) del gas, y la una o más propiedades físicas del líquido, y el número total de dispositivos de burbujeo también decide el total del área de canal de gas.
Entonces, el área de cada región de burbujeo se puede calcular de acuerdo con el diámetro de la bandeja de columna y el número de regiones de burbujeo. Debido a que los dispositivos de burbujeo se distribuyen uniformemente en las regiones de burbujeo, el número de dispositivos de burbujeo en cada región de burbujeo y el área del canal de gas de cada región de burbujeo se pueden calcular y utilizar para obtener los datos en las tres primeras hileras de la tabla 1 a continuación.
Entonces, el área de canal de gas de la región de burbujeo que corresponde a cada tubo de descenso se puede determinar de acuerdo con la correspondencia entre el tubo de descenso y la región de burbujeo. En la figura 12, D1 corresponde a S9, D2 corresponde a S7+S8, D3 corresponde a S5+S6, D4 corresponde a S3+S4, y D5 corresponde a S1+S2 (la cuarta fila en la tabla 1). La cantidad total de líquido se distribuye en tubos de descenso de acuerdo con una proporción de las áreas de canal de gas por el uso de un distribuidor de líquido, tal que se obtenga el flujo de líquido en cada tubo de descenso.
El número y el área (la quinta y sexta filas en la Tabla 1) de las aberturas en el plato inferior del tubo de descenso se determinan de acuerdo con el flujo de líquido en cada tubo de descenso.
En comparación con la técnica relacionada, un diseño proporcionado por la presente divulgación arregla las aberturas en el plato inferior en los lados izquierdo y derecho y separa las aberturas usando una estructura en forma de V o un plato de partición en una posición media. Un objetivo de diseño que se debe lograr es provocar que una relación R1 (la séptima fila en la tabla 1) entre las áreas de las aberturas en dos lados sea sustancialmente similar a (como se muestra en la novena fila de la tabla 1, una diferencia entre R1 y R2 está dentro del 10%, y R1 y R2 se pueden considerar "sustancialmente similares" en este caso) o la misma que una relación R2 (la octava fila en la tabla 1) entre las áreas de canal de gas de las regiones de burbujeo en los lados izquierdo y derecho de una bandeja de columna inferior.
Tabla 1: Parámetros de estructura de regiones de burbujeo y tubos de descenso
De acuerdo con la descripción de las implementaciones anteriores, un experto en la técnica puede entender claramente que la presente invención se puede implementar alternativamente usando otras estructuras, y las características de la presente invención no se limitan a las realizaciones de ejemplo anteriores.

Claims (11)

REIVINDICACIONES
1. Una columna de platos que comprende un cuerpo de columna y al menos dos bandejas de columna de región de burbujeo múltiple, en donde las bandejas de columna de región de burbujeo múltiple se arreglan en el cuerpo de columna y están separadas una de otra en una dirección vertical; cada una de las bandejas de columna de región de burbujeo múltiple que comprende:
al menos dos regiones de burbujeo (1) provistas de primeras aberturas (10) para que el líquido y el gas se mezclen y se pongan en contacto entre sí; y
al menos un tubo de descenso no lateral (300) que comprende al menos un tubo de descenso colgante (2), en donde:
el al menos un tubo de descenso colgante (2) incluye una parte inferior (3) que comprende una o más segundas aberturas (21) que permiten que el líquido fluya hacia un lado inferior izquierdo, la parte inferior (3) que comprende además una o más terceras aberturas (22) que permiten que el líquido fluya hacia un lado inferior derecho; y la parte inferior (3) del al menos un tubo de descenso colgante (2) se configura para separar el líquido que fluye hacia fuera de la una o más segundas aberturas (21) y el líquido que fluye hacia fuera de la una o más terceras aberturas (22)
caracterizada porque
una primera relación (R1) de un área ocupada por la una o más segundas aberturas (21) a un área ocupada por la una o más terceras aberturas (22) es la misma o sustancialmente similar a una segunda relación (R2) de un área de canal de gas de la región de burbujeo (1) en el lado inferior izquierdo a un área de canal de gas de la región de burbujeo (1) en el lado inferior derecho, en donde
sustancialmente similar significa que, con relación a la segunda relación (R2), una desviación entre la primera relación (R1) y la segunda relación (R2) yace dentro del 10%, y
en donde la parte inferior (3) del al menos un tubo de descenso colgante (2) de la bandeja de columna superior comprende además un plato inferior plano (31) y un plato de partición (32) ubicado por debajo del plato inferior (31), en donde el plato de partición (32) incluye una parte inferior que está en contacto con otra bandeja de columna de región de burbujeo múltiple ubicada en un lado inferior, o
en donde la parte inferior (3) del al menos un tubo de descenso colgante (2) comprende además un plato inferior en forma de V (31), y la una o más segundas aberturas (21) y la una o más terceras aberturas (22) se ubican respectivamente en dos lados del plato inferior en forma de V (31), en donde, en una punta (34) del plato inferior en forma de V (31), el plato inferior (31) está en contacto con otra bandeja de columna de región de burbujeo múltiple ubicada en un lado inferior.
2. La columna de platos de acuerdo con la reivindicación 1, en donde el plato de partición (32) está perpendicular al plato inferior (31) y se ubica en una posición media por debajo del plato inferior (31).
3. La columna de platos de acuerdo con la reivindicación 1, en donde la una o más segundas aberturas (21) y la una o más terceras aberturas (22) se proporcionan en el plato inferior (31), el líquido que fluye hacia fuera de la una o más segundas aberturas (21) se ubica en un lado izquierdo del plato de partición (32), y el líquido que fluye hacia fuera de la una o más terceras aberturas (22) se ubica en un lado derecho del plato de partición (32).
4. La columna de platos de acuerdo con la reivindicación 1, en donde el plato de partición (32) comprende una ranura (33) que se extiende en una dirección paralela al plato inferior (31) en una posición que está adyacente al plato inferior (31).
5. La columna de platos de acuerdo con la reivindicación 1, en donde el plato inferior (31) se proporciona con un plato de partición (32) que se extiende en una dirección vertical en una punta (34) del plato inferior en forma de V (31).
6. La columna de platos de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende además un dispositivo de burbujeo arreglado en las regiones de burbujeo (1), en donde el dispositivo de burbujeo comprende al menos uno de un tamiz, un agujero de lengüeta, una válvula fija, o una válvula de flotador.
7. La columna de platos de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende además un promotor de burbujas ubicado por debajo del por lo menos un tubo de descenso colgante (2), en donde el promotor de burbujas se arregla en las regiones de burbujeo (1) e incluye una parte superior cerrada a fin de permitir que el gas fluya sólo desde una superficie lateral.
8. La columna de platos de acuerdo con la reivindicación 1, en donde las respectivas formas de la una o más segundas aberturas (21) comprenden al menos uno de los siguientes: un agujero circular, un agujero rectangular, o un agujero de elipse, y las respectivas formas de la una o más terceras aberturas (22) comprenden al menos uno de los siguientes: un agujero circular, un agujero rectangular, o un agujero de elipse.
9. La columna de platos de acuerdo con la reivindicación 1, en donde un número y un área de la una o más segundas aberturas (21) se determinan de acuerdo con una proporción de distribución de líquido, y un número y un área de la una o más terceras aberturas (22) se determinan de acuerdo con la proporción de distribución de líquido.
10. La columna de platos de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde los respectivos diámetros de las al menos dos bandejas de columna de región de burbujeo múltiple, un número de dispositivos de burbujeo montados en las al menos dos bandejas de columna de región de burbujeo múltiple, un número y respectivas áreas de las regiones de burbujeo (1), y un número de dispositivos de burbujeo y un área de canal de gas que corresponde a cada una de las regiones de burbujeo (1) se determinan de acuerdo con un flujo de gas total en las al menos dos bandejas de columna de región de burbujeo múltiple, un flujo de líquido total en las al menos dos bandejas de columna de región de burbujeo múltiple, una propiedad física del gas, y una propiedad física del líquido.
11. La columna de platos de acuerdo con la reivindicación 10, en donde una proporción de distribución de líquido en cada uno de al menos un tubo de descenso colgante (2) se determina de acuerdo con una correspondencia entre la al menos un tubo de descenso colgante (2) y las regiones de burbujeo (1), y en donde los respectivos números y áreas de la una o más segundas aberturas (21) y la una o más terceras aberturas (22) se determinan con base en la proporción de distribución de líquido en cada uno de al menos un tubo de descenso colgante (2).
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