MXPA06007223A - Bandeja de contacto gas-liquido. - Google Patents

Abstract

Se describe una bandeja de contacto gas-liquido, adecuada para el montaje horizontal en una columna normalmente vertical, la cual comprende una placa de bandeja con circunferencia sustancialmente circular y con superficies superior e inferior, la placa de bandeja esta provista con pasajes para el gas entre la superficie superior y la superficie inferior y sobre dicha placa de bandeja se definen dos secciones de bandeja semicirculares mediante una linea diametral virtual de la placa de bandeja; y un total de tres tubos de bajada para guiar liquido desde la superficie superior de la placa de bandeja hacia debajo de la bandeja, cada tubo de bajada se extiende desde una abertura de entrada dispuesta en la placa de bandeja hacia una abertura de salida del tubo de bajada debajo de la bandeja, en donde dos de los tubos de bajada se disponen en las esquinas de una de las secciones de bandeja semicirculares, y en donde el tercer tubo de bajada se dispone en la otra seccion de bandeja sustancialmente a lo largo de un radio de la bandeja que es perpendicular a la linea diametral.

Description

BANDEJA DE CONTACTO GAS-LIQUIDO CAMPO DE LA INVENCIÓN La invención se relaciona con una bandeja de contacto gas liquido adecuada para el montaje horizontal en una columna normalmente vertical para el contacto en contracorriente de gas y liquido. ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN En particular, la invención describe esta bandeja que incluye una placa de bandeja con circunferencia sustancialmente circular con superficies superior e inferior, la placa de bandeja está provista con pasajes para gas entre las superficies inferior y superior, y en la que uno o más tubos de bajada se disponen para guiar liquido desde la superficie superior de la placa de bandeja hacia la parte inferior de la bandeja, cada tubo de bajada se extiende desde la entrada dispuesta en la placa de bandeja hacia la salida del tubo de bajada debajo de la bandeja. De conformidad con la invención la bandeja puede usarse con ventaja particular, en columnas de diámetro relativamente pequeño, con un diámetro de aproximadamente 1 m y mayores, en particular 1.2 metros y mayores, y menor a 2 m, en particular 1.8 m y menores . Cuando en la descripción o en las reivindicaciones se utiliza el término gas se refiere también a vapor. Cuando se utiliza e término liquido también se refiere a espuma. Ref.: 173866 Las columnas de contacto gas-líquido relativamente pequeñas de entre 1 y 2 m de diámetro presentan un número de desafíos específicos para el diseño de una bandeja de contacto de gas-líquido eficiente. En el diseño tradicional, se dispone un único tubo de bajada segmentario en cada bandeja en una columna. Un tubo de bajada segmentario es un tubo de bajada en el que la abertura de entrada de tubo de bajada se dispone cerca de la pared de tal forma que la parte de la circunferencia de la abertura de entrada del tubo de bajada corre a lo largo de la circunferencia de la bandeja (pared de la columna) . En una columna de contacto gas/líquido vertical. Una pluralidad de dichas bandejas están apiladas de tal manera que las bandejas consecutivas están giradas en 180° alrededor del eje de la columna, con lo cual cada bandeja recibe líquido de la salida del tubo de bajada de la bandeja inmediata superior en un área receptora de líquido diametralmente opuesta a la abertura de entrada del tubo de bajada. Este diseño, sin embargo, presenta desventajas. Unas de las desventajas es que la longitud de la trayectoria del flujo del líquido sobre la bandeja es relativamente larga, del orden del diámetro de la bandeja menos el espesor del tubo de bajada. A pesar de que esto podría en primer lugar considerarse una ventaja, resulta que se desarrolla sobre la bandeja, durante condiciones de operación normales, un gradiente relativamente grande en la altura del líquido, entre el área receptora de líquido y la abertura de entrada del tubo de bajada. Esta mala distribución del líquido dificulta la eficiencia de la bandeja y la capacidad porque el gas pasa preferentemente a través de los pasajes de gas en el área de baja altura del líquido cerca de la entrada del tubo de bajada. Además, a la mayor altura del líquido, el líquido puede gotear a través del pasaje de gas lo cual limita la capacidad de la bandeja. Otro problema asociado con los tubos de bajada segmentarios individuales es que en el patrón de flujo del líquido sobre las denominadas zonas muertas de la bandeja se forman cerca de la pared de la columna, a la mitad entre el área receptora y la abertura del tubo de bajada. Las zonas muertas resultan en menor eficiencia de la bandeja, a menos que se tomen medidas especiales con el fin de mejorar el patrón de fluj o . Otra desventaja es que no es posible proporcionar aberturas de entrada del tubo de bajada sin comprometer la eficiencia de la bandeja, en casos de mayor carga de líquido en la columna. La carga de líquido puede expresarse en términos del parámetro de flujo F = V/Vg vp?/pg en el que Vi y Vg son volúmenes de líquido y gas en la alimentación por unidad de tiempo y pi y pg son las densidades del líquido y del gas, respectivamente. A altas cargas de líquido el parámetro de flujo es igual o mayor que aproximadamente 0.1.

Para proporcionar una gran abertura de entrada del tubo de bajada por ejemplo, 20-27% del área transversal total de la bandeja o más, debe utilizarse un tubo de bajada segmentario muy amplio, Sin embargo, dicho tubo de bajada aún conserva una longitud de entrada de tubo de bajada relativamente corta. El término longitud de entrada del tubo de bajada se utiliza en la descripción y en las reivindicaciones para referirse a la longitud de la circunferencia del tubo de bajada desde el cual puede recibirse líquido de la bandeja. Esta longitud se proporciona por lo general con un vertedero con el fin de proporcionar una altura de líquido mínima sobre la bandeja. Por lo tanto, la longitud de entrada del tubo de bajada generalmente se denomina también longitud del vertedero aunque no se disponga de un vertedero. Una longitud de entrada del tubo de bajada relativamente corta combinando con un área de entrada del tubo de bajada relativamente grande no es deseable, porque la longitud de entrada de torna el factor limitante de la capacidad de manejo del líquido. Esto resulta en alturas del líquido relativamente grandes sobre la bandeja, lo que generalmente no se desea debido a que contribuye a una inundación de chorro prematura, y por lo tanto limita la capacidad de la bandej a .

Un diseño de bandeja alternativo en columnas más pequeñas, con el fin de proporcionar mayor longitud de entrada del tubo de bajada, es la denominada bandeja de dos pasadas. En este diseño se utilizan dos tipos de bandejas que se apilan alternadamente en una columna. El primer tipo de bandeja tiene dos tubos de bajada segmentarios que se disponen diametralmente opuestos entre sí en la bandeja. El segundo tipo tiene un tubo de bajada rectangular único a lo largo del diámetro de la bandeja, que se dispone en paralelo a los tubos de bajada segmentarios de las bandejas adyacentes. La longitud de la trayectoria de flujo del líquido en este diseño de dos pasadas se encuentra en el orden de la mitad del diámetro de la bandeja menos la anchura del tubo de bajada. El diseño de la bandeja de dos pasadas también presenta desventajas. En primer lugar, deben fabricarse dos tipos de bandejas significativamente diferentes. En segundo lugar, un tipo de bandeja normalmente estará limitada, y es prácticamente imposible proporcionar un diseño completamente equilibrado. Por ejemplo, la longitud de entrada del tubo de bajada es significativamente diferente en ambos tipos de bandejas. En tercer lugar, en la bandeja con un tubo de bajada diametral único, normalmente no hay comunicación de fluidos entre las áreas de bandeja en ambos lados del tubo de bajada, por encima o debajo de la bandeja. Por lo tanto, pueden desarrollarse diferentes niveles de líquidos en ambos lados, y no hay comunicación de vapor debajo de la bandeja, y esto impide la eficiencia de la bandeja. En principio, se pueden disponer canales de comunicación de fluidos entre ambos lados para aliviar el problema de comunicación de vapor, sin embargo esto agrega complejidad y costo a la bandej a . En otro diseño de bandeja, que generalmente se aplica a bandejas más grandes, se dispone una pluralidad de tubos de bajada paralelos entre la circunferencia de la bandeja y la línea de diámetro virtual. Los ejemplos de estos diseños de bandeja se describen en las patentes estadounidenses No. 6 460 833, 6 494 440 y 6 588 735. Esta disposición de tubos de bajada en las dos secciones de la bandeja son idénticas, de tal forma que una sección de bandeja puede transformarse en la otra por una rotación de aproximadamente 180 grados alrededor del centro de la bandeja. El número total de tubos de bajada es par. En cada sección de bandeja al menos un tubo de bajada sustancialmente rectangular se dispone a lo largo de una línea perpendicular a la línea diametral virtual. Además, en cada sección de bandeja puede disponerse un tubo de bajada segmentario en una esquina entra la línea diametral virtual y la circunferencia de la bandeja. Los tubos de bajada en las dos secciones de la bandeja forman una disposición alternada. Las bandejas adyacentes en una columna son imágenes de espejo una de la otra con la línea diametral virtual como espejo. Esta disposición de los tubos de bajada en la bandeja es adecuada para las columnas grandes con diámetros superiores a aproximadamente 2 m. Puede también aplicarse a columnas de diámetro menos, sin embargo, el diseño debe tomar en cuenta de manera creciente una limitación de que la longitud de la trayectoria del flujo, que se encuentra en el orden de la mitad de la distancia entre los tubos de bajada adyacentes en una sección de bandejas no se reduzca demasiado. Este es el caso en particular cuando debe proporcionarse un área de entrada del tubo de bajada que sea relativamente grande con el fin de proporcionar una capacidad suficiente de manipulación del líquido. Para columnas nuevas debe elegirse un diámetro mayor con el fin de proporcionar una longitud de trayectoria de flujo mínima, para columnas existentes modificadas esto no es posible. Por ejemplo, puede calcularse que, con un tubo de bajada rectangular y uno segmentario por sección de bandeja en la disposición conocida, la longitud de la trayectoria del flujo por ejemplo de 250 mm paralela a la línea diametral virtual pueda ser posible en una bandeja de 1.5 m de diámetro, si el área total de la entrada del tubo de bajada es menor a 18% del área de sección transversal total de la bandeja. Un objeto de la presente invención es proporcionar una bandeja de contacto gas-líquido con gran capacidad de manejo de líquido particularmente en columnas pequeñas y permitir una operación eficiente y robusta y una fabricación económica de la bandeja. BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN De conformidad con la presente invención se proporciona una bandeja de contacto gas-líquido adecuada para el montaje horizontal en una columna normalmente vertical, la bandeja incluye : - una placa de bandeja con circunferencia sustancialmente circular con superficies superior e inferior, la placa de bandeja está provista con pasajes para el gas entre la superficie inferior y la superficie superior, y sobre la placa de bandeja están definidas dos secciones de bandeja semicirculares por medio de una línea diametral virtual de 1 placa de bandeja; y - un total de tres tubos de bajada para guiar líquido desde la superficie superior de la laca de bandeja hacia la parte inferior de la bandeja, cada tubo de bajada se extiende desde una abertura de entrada dispuesta en la placa de bandeja hasta una abertura de salida del tubo de bajada debajo de la bandeja, en donde dos de los tubos de bajada se disponen en las esquinas de una de las secciones de bandeja semicircular, y en donde el tercer tubo de bajada se dispone en la otra sección de bandeja sustancialmente a lo largo de un radio de la bandeja que es perpendicular a la línea diametral. La invención proporciona un diseño ventajoso específico de una bandeja de contacto gas-líquido, con dos tubos de bajada en las esquinas de una de las secciones de bandeja (en adelante "tubos de bajada de esquina") y un tubo de bajada sustancialmente a lo largo de un radio de la bandeja (en adelante "tubo de bajada radial"), a pesar de que el tubo de bajada no necesita extenderse lo largo de toda la longitud del radio) . Cuando las bandejas de conformidad con la invención se apilan en una columna, en la que se rotan las bandejas adyacentes en relación una con la otra en 180 grados en torno del eje de la columna, la proyección de los tubos de bajada de una bandeja superior sobre la siguiente bandeja inferior coincide con las imágenes especulares de los tubos de bajada en la bandeja inferior con respecto a la línea diametral virtual como eje especular. Las salidas de los dos tubos de bajada de esquina en una sección de bandeja de la bandeja superior se disponen de forma sintética con respecto a la entrada del tubo de bajada radial de la bandeja inferior, y la salida del tubo de bajada radial de la bandeja superior se dispone simétricamente entre las entradas de los tubos de bajada de esquina de la bandeja inferior. Por lo tanto, no es necesario fabricar dos tipos de bandejas.

El arreglo de los tubos de bajada en ambas secciones de bandeja es muy diferente, uno radial versus dos tubos de bajada (esquina) de medio segmento. Como consecuencia de esta asimetría, la longitud de entrada del tubo de bajada, el área de entrada del tubo de bajada y la relación entre la longitud de entrada del tubo de bajada y el área de entrada del tubo de bajada generalmente es diferente en ambas secciones de bandeja. Antes de la presente invención, uno podría esperar que esta asimetría ocasionara varios problemas severos limitando la capacidad y/o eficiencia de la bandeja, debido a la mala distribución de liquido sobre las dos secciones d bandeja. Sin embargo, el solicitante se ha percatado de que la asimetría no es un problema en la práctica. Cualquier mala distribución de líquido entre las dos secciones de bandeja no ocasionará un gran gradiente de altura del líquido debido a la comunicación abierta del flujo entre las secciones de la bandeja, y debido al hecho de que la longitud de la trayectoria de flujo máximo para el líquido hacia el tubo de bajada más próximo no e s muy larga del orden de solo la mitad del diámetro de la bandeja menos la anchura del tubo de bajada al nivel de la placa de bandeja (denominado anchura máxima) . Si resulta necesario, la longitud de entrada del tubo de bajada y/o el área de entrada del tubo de bajada en ambas secciones de la bandeja puede ajustarse individualmente, por ejemplo, seleccionando adecuadamente la anchura y forma de los tubos de bajada de esquina, y/o la anchura del tubo de bajada radial, de tal forma que se obtiene un diseño adecuadamente balanceado. Es adecuado que la relación del área de entrada del tubo de bajada del tubo de bajada radial con respecto al área de entrada del tubo de bajada de ambos tubos de bajada (esquina) de medio segmento juntos esté entre 0.75 y 1.25, preferentemente entre 0 . 9 y 1.1. Adecuadamente, la relación entre la longitud de la entrada del tubo de bajada del tubo de bajada radial y la longitud de la entrad del tubo de bajada de ambos tubos de bajada (esquina) de medio segmento juntos está entre 0.75 y 1.25, preferentemente entre 0.9 y 1.1. El diseño con tres tubos de bajada de conformidad con la invención proporciona una longitud de trayectoria de flujo promedio de líquido sobre la bandeja (área de burbuja) que es lo suficientemente larga para un buen contacto gas/líquido incluso en columnas pequeñas de 1 m a 2 m de diámetro, e incluso para áreas de entrada de tubo de bajada relativamente grandes de 20-27% y más, en relación con el área total de la sección transversal de la bandeja. Sin embargo, el diseño también es adecuado para áreas de entrada del tubo de bajada relativamente pequeñas de hasta 8% o menos, por ejemplo, 10 ó 15%. La bandeja de conformidad con la invención tiene una porción relativamente grande de una longitud de entrada de tubo de bajada paralela a la línea diametral virtual que separa las secciones de la bandeja. Sin embargo, el solicitante ha encontrado que el desvío del líquido no es un problema. El término desvío de líquido se utiliza para definir al líquido que corre directamente de la salida de un tubo de bajada hacia la entrada del tubo de bajada más próximo obre la sección de bandeja de la bandeja inferior. Se han efectuado experimentos para estimar la influencia del desvío de líquido entre los tubos de bajada de esquina, en los que se colocaron deflectores altos sobre la bandeja inferior en los lados de la entrada del tubo de bajada de esquina a lo largo de la línea diametral virtual . Se encontró que la colocación de estos deflectores no mejoró significativamente la eficiencia de la bandeja en un experimento de separación de n-buteno/isobutano, en el que la eficiencia de la bandeja se define como la fracción de transferencia de masa que se alcanza en la fase vapor en comparación con la transferencia de masa de equilibrio. Sin embargo, se encontró que la capacidad de la bandeja fue significativamente menor cuando se colocaron los deflectores.

Una ventaja de la bandeja de conformidad con la invención en comparación con las bandejas de segmento único y de dos pasadas es la mayor longitud de entrada del tubo de bajada que resulta en menores alturas del líquido en la bandeja y que da lugar a una mayor capacidad de la bandeja. La bandeja de la invención puede utilizarse ventajosamente en un arreglo con una bandeja de separación adyacente a la bandeja de contacto, la bandeja de separación está provista con uno o más dispositivos de separación centrífugos. La bandeja de contacto, puede ser parte integral de la bandeja de separación. BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS A continuación se describe la invención en mayor detalle haciendo referencia a las figuras en las que : La figura 1 muestra esquemáticamente una vista superior de una bandeja de contacto gas-líquido de conformidad con la presente invención; y La figura 2 muestra esquemáticamente una modalidad particular de las bandejas de contacto de conformidad con la invención junto con las bandejas de separación den una columna . DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN Se hace referencia a la figura 1. La bandeja 1 incluye una placa de bandeja 5 con circunferencia sustancialmente circular 6. Alrededor de la circunferencia se dispone un anillo de soporte 7, por medio del cual puede montarse la bandeja horizontalmente en una columna vertical (no se muestra) . La placa de bandeja tiene superficies superiores e inferiores, de las cuales la superficie superior 8 es visible en la figura 1. La placa de bandeja se presenta con pasajes para gas 10 entre la superficie superior e inferior, que puede encontrarse en forma de orificios de tamiz, válvulas móviles, válvulas fijas, u otros pasajes de gas conocidos en el campo. Los pasajes para los gases 10 se representan únicamente en posiciones sobre la placa de bandeja, pero se extienden esencialmente sobre toda el área libre de la placa de bandeja no ocupada por los tubos de bajada. También es posible disponer pasajes especiales, o sin pasajes, en el área receptora de líquido directamente por debajo de un tubo de baj ada de una bandej a superior en una columna . El área provista con pasajes se denomina comúnmente área de burbujeo.

Dos secciones de bandeja semicirculares 14, 15 están definidas por una línea diametral virtual 18 de la plaza de bandeja 5. Tres tubos de bajada 21, 22, 23 para guiar líquido desde la superficie superior de la placa de bandeja hacia abajo de la bandeja están dispuestos en la bandeja. Cada tubo de bajada se extiende desde una entrada 26, 27, 28 dispuesta en la placa de bandeja hacia una placa inferior del tubo de bajada 31, 32, 33 debajo de la bandeja. En las placas inferiores, las aberturas de salida se disponen para que formen un restricción adecuada para el flujo del líquido y en la modalidad mostrada las aberturas de salida tienen la formas de ranuras rectangulares 36, 37 y 38. Tal como puede verse en la figura, las placas inferiores tienen una sección transversal más pequeña que las aberturas de entrada respectivas, y de conectan por medio de paredes laterales inclinadas del tubo de bajada, es decir, los tubos de bajada mostrados se denominan tubos de bajada inclinados. Adecuadamente, los tubos de bajada e denominan tubos de bajada truncados, lo cual significa que la placa inferior está dispuesta a cierta distancia por encima del área receptora de líquido de la placa de bandeja que está debajo cuando las bandejas están montadas una sobre la otra en la columna vertical. El tubo de bajada truncado se extiende adecuadamente entre 50% y 90% del espaciamiento de bandejas debajo de la bandeja. El espaciamiento de las bandejas puede definirse como la distancia entre las superficies superiores de dos placas de bandeja adyacentes en la columna. Adecuadamente, la separación de las bandejas está entre 0.2 m y 1 m. Do de los tubos de bajada de disponen en las esquinas 41, 42 de la sección de bandeja semicircular 14, cuyas esquinas están definidas por la línea diametral 18 la circunferencia 6. Los tubos de bajada de esquina 41, 42 son tubos de bajada sustancialmente de medio segmento. La abertura de entrada 16 y 27 de cada tubo de bajada de medio segmento se define como un lado recto más largo 46, 47 perpendicular a la línea diametral virtual 18, un lado recto más corto 48, 49 orientado la línea 18 y paralelo a la misma, y un lado trasero curvo 50, 51 adyacente a la circunferencia 6. Estará claro que, con el fin de ahorrar costos de manufactura la pared del lado trasero puede fabricarse también a partir de una placa plana o una pluralidad de placas planas ensambladas de forma adecuada a lo largo de una línea poligonal que sigue la forma curvada del lado trasero tal como se muestra. El tercer tubo de bajada 32 está dispuesto sobre la otra sección de bandeja 15, y se extiende sustancialmente a lo largo del radio 44 de la bandeja que es perpendicular a la línea diametral 18. El tubo de bajada radial 32 es uno denominado tubo de bajada rectangular, en donde la abertura de entrada 28 está definida por dos lados más largos 53 y 54 que corren en paralelo y a distancias iguales del radio 44, y dos lados más cortos 55 y 56. El lado 55 es paralelo a la línea diametral 18 y está orientado hacia la misma a una distancia seleccionada. Resulta claro que el lado 56 adyacente a la circunferencia 6 puede ser curvo tal como de muestra, o también recto, por ejemplo, para minimizar el costo de manufactura. La figura muestra además las proyecciones de las placas inferiores 61, 62, 63 de los tubos de bajada de la bandeja superior siguiente en la columna sobre la placa de bandeja 5. Durante la operación normal de la bandeja 1 en una columna, se recibe el líquido sobre la bandeja 1 en el área de las proyecciones 61, 623, 63. El líquido generalmente fluirá hacia la entrada de los tubos de bajada adyacentes, en donde las direcciones de flujo principales de líquido en diversas ubicaciones sobre la bandeja se indican por las flechas 65. Durante este pasaje de líquido, el gas puede burbujearse a través de los pasajes de gas 10 de tal forma que se logra un contacto íntimo de gas y líquido de forma tal que el calor y/o la materia puede intercambiarse . El líquido es recibido por la entrada 26, 27, 28 de los tubos de bajada 21, 22, 23 y pasa a través de las salidas de tubo de bajada 36, 37, 38 sobre la siguiente bandeja inferior. La longitud de entrada del tubo de bajada de cada tubo de bajada de esquina 21, 22, se forma por la longitud total del respectivo lado largo y corto 46, 48M y 47, 49, respectivamente. La longitud de entrada de tubo de bajada del tubo de bajada rectangular 23 está formado por la longitud total de los lados 53, 54, 55. Los lados más cortos de los tubos de bajada contribuyen a un porcentaje relativamente grande de la longitud de entrada del tubo de baja total en las bandejas de conformidad con la presente invención. Se creía antes de la presente invención que este hecho afectaría fuertemente la eficiencia de la bandeja, debido a que el líquido podría fluir con facilidad desde un área receptora de fluido sobre una sección de bandeja hacia la entrada del tubo de bajada adyacente sobre la otra sección de bandeja, por ejemplo, desde el área 61 hacia el tubo de bajada 22, desde 62 a 21, y desde 63 a 23. Dicho efecto deberá ser más pronunciado para los tubos de bajada de esquina. A diferencia de todos los otros diseños de bandeja conocidos hasta ahora, no existe un tubo de bajada rectangular en la sección de bandeja 14, por lo que los dos tubos de bajada de esquina constituyen todos los tubos de bajada en esta sección de bandeja. Para investigar este efecto se realizaron experimentos con y sin deflectores altos que evitan el flujo directo entre el área 61 y el tubo de bajada 22, y entre el área 62 y el tubo de bajada 21. Tal como se describió anteriormente, se observó únicamente un efecto leve sobre la eficiencia de la bandeja sin los deflectores, pero hubo una gran caída de la capacidad de la bandeja con los deflectores. La longitud de la trayectoria del flujo relevante paralela a la línea diametral se selecciona adecuadamente por arriba de un límite predeterminado, por ejemplo 150 mm, 200 mm, 250 mm, ó 300 mm.

Un ejemplo de una bandeja de conformidad con la presente invención se describirá a continuación cuantitativamente, en el que se hace referencia a las partes indicadas en la figura 1. la bandeja del ejemplo tiene un diámetro de 1500 mm. El anillo de soporte 7 tiene una anchura de 50 mm, dejando un diámetro de bandeja efectivo de 1400 mm. La anchura superior del tubo de bajada rectangular (longitud del lado de entrada 55) es de 356 mm, y la anchura superior de los tubos de bajada de esquina (longitud de los lados 48, 49) es de 330 mm. Los lados 48, 49, 55 corren paralelos a la línea 18 en una distancia de 50 mm para permitir la colocación de una viga de soporte a lo largo de la línea 18 si así se requiere. La longitud de la trayectoria del flujo, que se calcula como la distancia promedio entre el tubo de bajada y el área receptora de líquido adyacente sobre la misma sección de bandeja es entonces de 281 mm, ala cual es suficientemente larga para una buena eficiencia de la bandeja, mientras que el área de entrada del tubo de bajada total en esta disposición es más bien grande a 27% de a sección transversal de la bandeja. Es imposible obtener una combinación similar de longitud de la trayectoria del flujo y el área total de entrada del tubo de bajada para una bandeja de diámetro tan pequeño con los diseños de bandeja previamente conocidos, manteniendo al mismo tiempo la longitud de entrada del tubo de bajada de forma tal que sea suficientemente larga para obtener una capacidad y eficiencia de bandeja suficientemente altas. Mientras que se mantiene la longitud de la trayectoria del flujo en 250 mm ó mayor, es posible con las bandejas de conformidad con la presente invención proporcionar un área de entrada de tubo de bajada relativa de 15% o superior en un rango completo de 1 m a 2 m de diámetro de bandeja y puede proporcionarse un 20% o superior para diámetros de columna de entre 1.2 m y 2 m. La longitud de la entrada del tubo de bajada total sobre la bandeja es de 3458 mm, de los cuales 1016 mm corren a lo largo de la línea diametral virtual 18. Puede además calcularse que el tubo de bajada rectangular 23 represente 48% del área de entrada del tubo de bajada y 47% de la longitud de entrada del tubo de bajada total, distribuyéndose el resto uniformemente en los dos tubos de bajada de medio segmento 21 y 22. A pesar de las grandes diferencias geométricas de los tubos de bajada en ambas secciones de bandeja es por lo tanto posible con la bandeja de la presente invención proporcionar una disposición de tubo de bajada que está sorprendentemente balanceada entre las secciones de bandeja. El diseño balanceado se prefiere porque minimiza el flujo transversal entre las secciones de bandeja. Estará claro que la forma de los tubos de bandeja pueden ser diferentes de las del ejemplo que se representa en la figura 1. Por ejemplo, la formas de la esquina pronunciada de la entrada del tubo de bajada de medio segmento, definida por el lado recto más largo y el lado trasero como los lados 46 y 50 del tubo de bajada 21, puede modificarse para afinar la relación de la longitud de entrada del tubo de bajada y el área del tubo de bajada. La esquina aguda podría por ejemplo cortarse con otro lado recto paralelo con el lado 48, que además simplifica y abarata el proceso de manufactura de los tubos de bajada de esquina. El lado más largo y el lado trasero de la entrada del tubo de bajada de esquina también pueden conectarse por medio de una pluralidad de lados rectos . Se discute ahora una aplicación particular de la bandeja de la presente invención haciendo referencia a la figura 2. En esta aplicación las bandejas de contacto de conformidad con la invención se utilizan combinadas con bandejas de separación, generalmente del modo y con las ventajas discutidas en la patente estadounidense No. 5885488. La figura 2 muestra esquemáticamente una columna cilindrica vertical 100 en la cual un número de bandejas de contacto 103a, 103b, 103c de conformidad con la invención se disponen en un arreglo apilado verticalmente. Los números de referencia que ya se utilizaron anteriormente con referencia a la figura 1, con la adición de a, b, ó c, que se refieren a las mismas partes o similares. La columna 100 se muestra en sección transversal longitudinal aproximadamente a lo largo del eje de la columna, en donde las bandejas se disponen con su línea diametral virtual definiendo las secciones d bandeja semicirculares o paralelas con el plano del papel . Las bandejas 103a y 103c tienen la misma orientación en la columna, es decir los tubos d bajada respectivos están dispuestos uno sobre el otro. La bandeja intermedia 103b está girada en 180 grados. En el tubo esto se expresa porque de las bandejas 103a, 103c únicamente son visibles los tubos de bajada radiales 23a, c y de la bandeja 103b únicamente son visibles los tubos de bajada de esquina 21b, 22b. Los tubos de bajada de la bandeja de contacto, por ejemplo del tubo de bajada 23a de la bandeja 103a, se disponen para guiar líquido desde la bandeja de contacto hacia una salida, 33 por ejemplo 33a, desde alguna distancia por encima del área de burbujeo de la siguiente bandeja de contacto inferior, por ejemplo 103b. El área de burbujeo se indica por medio de líneas punteadas . Además de las bandejas de contacto gas-líquido se instalan las bandejas se separación 113a, 113b. La bandeja de separación 113a se instala debajo de la bandeja de contacto 103a y la bandeja de separación 113b se instala debajo de la bandeja de contacto 103b. Cada bandeja de separación está provista con un número de dispositivos de separación centrífugos 120, adecuadamente distribuidos en el área que corresponde al área de burbujeo de la bandeja superior. Un número típico está entre 10 y 30 dispositivos de separación por m2 de área de burbujeo. Las bandejas de separación 113a y 113b son substancialmente similares, con excepción de su orientación en la columna. Los dispositivos de separación 120 se soportan por una placa 125a, 125b a través de la cual se extienden los tubos de bajada de la siguiente bandeja superior de contacto.

Cada dispositivo de separación 120 incluye un tubo de turbulencia 123 que es un conducto tubular con una entrada en su extremo inferior en donde existe una abertura correspondiente en la placa 125a. En el interior del tubo de turbulencia hay un medio para impartir turbulencia 128, provisto adecuadamente con paletas por ejemplo, un montaje de paletas tal como el medio para impartir turbulencia descrito en la publicación de solicitud de patente internacional No. WO 2004/073836. El tubo de turbulencia 123 tiene un faldón de retorno, tal como un deflector de vuelta en U 130, dispuesto sobre el extremo superior del tubo de turbulencia. Los otros tubos de turbulencia son similares . Cada bandeja de separación está provista además con medios para remover líquido de la bandeja de separación, en forma de un tubo de bajada o tubería de bajada 135 y 136, 137, que se extiende en sentido descendente desde una entrada en la placa 125a,b. El tubo de bajada 135 de la bandeja de separación 113a por ejemplo se abre hacia el tubo de bajada 21b, que a su vez se abre sobre la bandeja de contacto 103c.

Se entenderá que pueden instalarse más bandejas de separación y de contacto. En la práctica del tubo de bajada vinculado con la bandeja de separación más inferior de la columna se abrirá hacia la parte inferior de la columna. Durante la operación normal se suministra gas a la columna 100 a través de la entrada de gas en la parte inferior de la columna (no se muestra) debajo de la bandeja 103c. Se suministra líquido hacia la columna 100 a través de la entrada de líquido (no se muestra) en una parte superior de la columna, por encima de la bandeja 103a. En la columna 100, se pone en contacto el gas y el líquido en las bandejas de contacto horizontales 103a, ,c para intercambiar materia y/o calor, y luego del contacto se remueven el gas y el líquido de la columna 100 a través de la salida de gas (no se muestra) en la parte superior de la columna 100, y a través de la salida de líquido (no se muestra) en la parte inferior de la columna 100. Se remueve el exceso de líquido de las bandejas de contacto 103a, b,c a través de los tubos de bajada 21a, b,c, 22a, b,c y 23a, b,c (no todos los tubos de bajada son visibles en la figura 2) . Algunos líquidos se arrastrarán con el gas de flujo ascendente. El desempeño de la columna lo determina la velocidad de flujo de gas máximo como función de la velocidad de flujo de líquido; en el que la velocidad de flujo de gas máximo es la velocidad de flujo de gas a la cual comienza el arrastre de líquido por el gas de flujo ascendente. Las bandejas de separación 113a, b, sirven para mejorar el desempeño de la columna, reduciendo el arrastre. En los tubos de turbulencias 120 de las bandejas de separación 113a, b, el gas de flujo ascendente con líquido arrastrado se somete a centrifugación por los medios de para impartir turbulencia, y el líquido se arroja hacia fuera y fluye predominantemente a lo largo o cerca de la pared interna de los tubos de turbulencia. En el extremo superior de las superficies internas y será interceptado por los deflectores de vuelta en U 130 y guiados hacia la respectiva placa de piso de la bandeja de separación. De ahí el líquido se remueve a través de los tubos de bajada 135,136,137 que se abren hacia los tubos de bajada de la siguiente bandeja de separación inferior, de tal forma que el líquido es guiado hacia el área de burbujeo de la segunda bandeja de separación por debajo de la bandeja de contacto. El fluido (predominantemente gas) que fluye hacia arriba cerca del eje vertical del tubo de turbulencia no es interceptado por la bandeja de contacto y puede fluir ascendentemente hacia la misma. Una distancia vertical típica entre bandejas de contacto consecutivas es de 600 mm, pero también es posible utilizar separaciones más cortas, tales como de 300 mm. Una distancia típica entre una bandeja de contacto y la siguiente bandeja de separación inferior es de 200 mm. Puede formarse íntegramente una bandeja de contacto con una bandeja de separación adyacente, como la bandeja de separación inferior (es la figura 2, bandejas 103a y 113a; 103b y 113b), incluso antes de montarse en una columna.

Se hace constar que con relación a esta fecha, el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención, es el convencional para la manufactura de los objetos a que la misma se refiere .

Claims (9)

1. REIVINDICACIONES
2. Habiéndose descrito la invención como antecede, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes reivindicaciones : 1. Una bandeja de contacto gas-líquido, adecuada para el montaje horizontal en una columna normalmente vertical, caracterizada porque incluye: una placa de bandeja con circunferencia sustancialmente circular y con superficies superior e inferior, la placa de bandeja está provista con pasajes para el gas entre la superficie superior y la superficie inferior, y sobre dicha placa de bandeja se definen dos secciones de bandeja semicirculares mediante una línea diametral virtual de la placa de bandeja; y - un total de tres tubos de bajada para guiar líquido desde la superficie superior de la placa de bandeja hacia debajo de la bandeja, cada tubo de bajada se extiende desde una abertura de entrada dispuesta en la placa de bandeja hacia una abertura de salida del tubo de bajado debajo de la bandej a; en donde dos de los tubos de bajada se disponen en las esquinas de una de las secciones de bandeja semicirculares, y en donde el tercer tubo de bajada se dispone en la otra sección de bandeja sustancialmente a lo largo de un radio de la bandeja que es perpendicular a la línea diametral. 2. La bandeja de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque la relación del área de la abertura de entrada del tubo de bajada radial con respecto al área total de las aberturas de la entrada de ambos tubos de bajada de esquina está entre 0.75 y 1.25, preferentemente de 0.9 a 1.1.
3. 3. La bandeja de conformidad con la reivindicación 1 ó 2, caracterizada porque el área total de las aberturas de entrada de los tres tubos de bajada totalizan 20% o más del área transversal total de la bandeja.
4. 4. La bandeja de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizada porque la abertura de entrada del tubo de bajada radial define una longitud de entrada del tubo de bajada radial y en donde las aberturas de entrada de los tubos de bajada de esquina definen una longitud de entrada del tubo de bajada total, y en donde la relación de la longitud total de entrada del tubo de bajada radial con respecto a la longitud total de entrada del tubo de bajada de esquina está entre 0.75 y 1.25, preferentemente entre 0.9 y 1.1.
5. 5. La bandej a de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizada porque la apertura de entrada de cada tubo de bajada de esquina tiene un lado paralelo a la línea diametral virtual y un lado perpendicular a la línea diametral, y un lado que se conforma sustancialmente con la circunferencia de la bandeja.
6. 6. La bandeja de conformidad con la reivindicación 5, caracterizada porque el lado que conforma sustancialmente con la circunferencia de la bandeja corre al menos parcialmente a lo largo de una línea recta.
7. 7. La bandeja de conformidad con las reivindicaciones 5 ó 6, caracterizada porque el lado perpendicular a la línea diametral y el lado que conforma sustancialmente con la circunferencia de la bandeja se conectan por medio de uno o más lados adicionales de la abertura de entrada del tubo de baj ada .
8. 8. La bandeja de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en una disposición con una bandeja de separación adyacente a la bandeja de contacto, caracterizada porque la bandeja de separación está provista con uno o más dispositivos de separación centrífugos.
9. 9. La bandeja de conformidad con la reivindicación 8, caracterizada porque la bandeja de contacto es parte integral de la bandeja de separación.