Plato de transferencia de masa que tiene una pluralidad de perforaciones en el mismo y una dirección de flujo a través del plato hasta pasar las perforaciones y,

pasando por encima de cada perforación, un elemento puente que comprende una primera y una segunda pata de soporte conectadas por un elemento tapadera sólido orientado en la dirección de flujo en las proximidades de la perforación y suficientemente ancho para cubrir completamente la perforación, estando los patas de dicho elemento puente fijadas al plato para pasar por encima de la perforación y anclar el elemento puente en su lugar, siendo la primer pata de soporte un elemento sólido ubicado por encima de la perforación el la dirección de flujo y teniendo una anchura al menos un 5% más ancha que la anchura mayor de la perforación transversal a la dirección de flujo y estando la segunda pata de soporte ubicada por debajo de la perforación, en el que la anchura de la segunda pata de soporte es más estrecha que la anchura de la primera pata de soporte en al menos un 10% y en el que el elemento tapadera es al menos un 10% más ancho que la anchura de la perforación asociada transversal a la dirección de flujo en el punto directamente por debajo de éste

Dispositivo de transferencia de masa mejorado.

Antecedentes de la invención

Esta invención se refiere a equipos de procesos químicos en el que un líquido se pone en contacto con un contraflujo de gas. Esto puede ser por una variedad de fines, como extraer un componente de la corriente de líquido o absorber un componente en un flujo de líquido. Más genéricamente, esta invención se refiere a un equipamiento diseñado para facilitar la transferencia de masa y/o calor entre fases.

El tipo de equipamiento al que se refiere específicamente esta invención utiliza platos de flujo transversal de fraccionamiento conectados mediante tubos de bajada. En tal equipamiento se proporciona una torre con una pluralidad de platos de flujo transversal dispuestos en general horizontalmente dentro de la torre. Cada torre tiene una cubierta perforada y al menos un canal, llamado tubo de bajada, en el que un líquido que fluye por la cubierta puede ser recogido y colocado en el canal en el plato inferior. Durante el uso, un gas o vapor se introduce en la base de la torre y pasa por encima a través de perforaciones en las cubiertas de los platos de fraccionamiento. Mientras tanto se introduce un líquido en la parte superior de la torre y se infiltra hacia abajo pasando por los platos de fraccionamiento y por debajo de los tubos de bajada hasta el plato inferior.

Al llegar al plato, el líquido fluye por el plato, en lo que aquí se describe como la dirección de flujo, que indica la dirección en que el líquido va a fluir cuando el plato está funcionando en óptimas condiciones de diseño. El plato está provisto de una pluralidad de perforaciones a través de las que el gas burbujea continuamente a una presión que, en condiciones de funcionamiento normales, impide que el líquido pase a través de la perforación. Estas perforaciones, junto con las tapaderas asociadas, son referidas como válvulas y están diseñadas para permitir un contacto de transferencia de masa eficiente entre el gas y el líquido. Estas válvulas se clasifican en dos grupos principales: fijas y móviles. Las válvulas fijas no tienen partes móviles y las móviles están adaptadas para responder a la presión del gas que fluye hacia arriba abriendo o cerrando la válvula. La presente invención se refiere a estas válvulas fijas.

En un diseño de proceso ideal, se debe evitar que el líquido pase a través de las válvulas en los platos mediante la presión de gas que pasa a través de las perforaciones en una dirección ascendente. Este es un proceso muy bien equilibrado ya que, si la presión es demasiado alta, el gas tendrá un tiempo de tránsito menor dentro de la torre y un contacto menos eficiente con el líquido a medida que fluye por los platos y por debajo de la torre. La velocidad alta del gas también puede provocar que gotas de líquido sean llevadas al plato superior, reduciendo así la eficacia de la separación como resultado de un back-mixing. Por otra parte, si el caudal de gas es demasiado bajo, el líquido penetrará por las válvulas en los platos, (conocido como supuración) y cortocircuita los patrones de flujo que están destinados a maximizar los contactos líquido/gas.

Algunos diseños de válvulas móviles permiten realmente que la válvula se cierre si la presión baja demasiado. Tales válvulas, sin embargo, pueden causar problemas si se queden cerradas o solo abiertas parcialmente. También son expansivas. Otros diseños de válvulas (fijas) simplemente colocan una tapadera sobre una perforación en la cubierta del plato para prevenir que el líquido caiga en la perforación a una velocidad suficiente para penetrar incluso cuando la presión está en los niveles del diseño.

En una válvula típicamente móvil, una perforación (por ejemplo, un orificio redondo) se estampa en el material del plato. A continuación típicamente se cubre por la forma estampada exterior (un disco de metal en el ejemplo), soportado por patas o quizás en una cuba donde la válvula tiene que abrirse y cerrarse con la presión del gas. Cuando la tapadera está soportada en patas que se mueven dentro de la perforación de tal modo que la tapadera está adaptada para levantarse o caer con la presión, a menudo ocurre que, cuando se produce una vibración excesiva, toda la válvula se escapa del plato y a continuación se queda permanentemente abierta. También pueden producirse problemas si la válvula se queda abierta o cerrada.

En una construcción de válvula fija típica, la tapadera está hecha del material del plato. Esto se realiza normalmente cortando un par de aberturas y reformando la superficie del plato hacia arriba para crear una perforación y una tapadera para la perforación al mismo tiempo. Tal construcción de válvula fija se describe en las patentes US 5 468 425 y US 3 463 464. Como se apreciará, en tales construcciones de válvula fija, las dimensiones o la abertura dictan las dimensiones de la tapadera que, debido a las deformaciones o el proceso de corte, apenas cubrirá, o no cubrirá completamente, la abertura. Además, no es posible crear aberturas con formas ventajosas que sean diferentes a las de la tapadera: Por ejemplo, es imposible proporcionar una abertura redonda mediante la técnica de deformación estándar o, utilizando el material retirado cuando la abertura se corta, una tapadera cuadrilátera cubrirá completamente la tapadera. También es imposible dimensionar el orificio para crear un efecto Venturi perforando el material del plato desde la parte superior para crear un orificio relativamente estrecho en la parte trasera que se abre en un canal más ancho en la parte superior de la superficie del plato. Se ha hallado que los efectos Venturi a menudo son características deseables de las válvulas fijas.

La desventaja de tales procedimientos de la técnica anterior es que la forma de la perforación dicta la forma de la tapadera. Por tanto, hay limitaciones que son inherentes al proceso de producción. La presente invención proporciona un modo de realizar dispositivos de contracción de transferencia de masa en los que las formas de las perforaciones y la tapadera pueden manipularse para producir óptimas ventajas del proceso y la eficiencia del funcionamiento del dispositivo.

La presente invención proporciona un dispositivo de contracción de transferencia de masa que puede instalarse fácilmente y que proporciona un medio altamente efectivo para contraer el líquido que fluye por encima y alrededor de la válvula con el gas que fluye por encima de la válvula. Igual de importante es un diseño tal en el que el tamaño y la forma de las perforaciones y las tapaderas pueden optimizarse independientemente para una aplicación específica. Además, no hay partes móviles en la válvula que puedan adherirse o dejar de funcionar de forma apropiada y pueden dimensionarse para que se ajusten a cualquier perforación.

Descripción general de la invención

La presente invención proporciona un plato de fraccionamiento que tiene una pluralidad de perforaciones en el mismo y una dirección de flujo por el plato hasta pasar las perforaciones y, pasando por encima de cada perforación, un elemento puente que comprende una primera y una segunda pata de soporte conectadas por un elemento tapadera sólido orientado en la dirección de flujo en las proximidades de la perforación y suficientemente ancho para cubrir completamente la perforación, estando las patas de dicho elemento puente fijadas al plato para pasar por encima de la perforación y anclar el elemento puente en su lugar, siendo la primer pata de soporte un elemento sólido ubicado por encima de la perforación el la dirección de flujo y teniendo una anchura al menos un 5% más ancha, y preferiblemente al menos un 10% o un 20% más ancha, que la anchura mayor de la perforación transversal a la dirección de flujo y estando la segunda pata de soporte ubicada por debajo de la perforación, en el que la anchura de la segunda pata de soporte es más estrecha que la anchura de la primera pata de soporte en al menos un 10% y el elemento tapadera es al menos un 10% más ancho que la anchura de la perforación asociada transversal a la dirección de flujo en el punto directamente por debajo de éste.

La segunda pata de soporte también puede ser un elemento sólido, aunque no es una característica esencial. Puede por ejemplo comprender una pluralidad de elementos de soporte verticales que juntos constituyen la segunda pata del elemento puente. La anchura total de la segunda pata de soporte, constituida igualmente, es preferiblemente al menos un 20% más estrecha que la de la primera pata de soporte.

La pata del elemento...

1. Plato de transferencia de masa que tiene una pluralidad de perforaciones en el mismo y una dirección de flujo a través del plato hasta pasar las perforaciones y, pasando por encima de cada perforación, un elemento puente que comprende una primera y una segunda pata de soporte conectadas por un elemento tapadera sólido orientado en la dirección de flujo en las proximidades de la perforación y suficientemente ancho para cubrir completamente la perforación, estando los patas de dicho elemento puente fijadas al plato para pasar por encima de la perforación y anclar el elemento puente en su lugar, siendo la primer pata de soporte un elemento sólido ubicado por encima de la perforación el la dirección de flujo y teniendo una anchura al menos un 5% más ancha que la anchura mayor de la perforación transversal a la dirección de flujo y estando la segunda pata de soporte ubicada por debajo de la perforación, en el que la anchura de la segunda pata de soporte es más estrecha que la anchura de la primera pata de soporte en al menos un 10% y en el que el elemento tapadera es al menos un 10% más ancho que la anchura de la perforación asociada transversal a la dirección de flujo en el punto directamente por debajo de éste.

2. Plato de transferencia de masa según la reivindicación 1 en el que la primera pata de soporte es al menos un 10% más ancha que la anchura mayor de la perforación asociada en la dirección de flujo.

3. Plato de transferencia de masa según la reivindicación 1 en el que la primera pata de soporte es más larga que la segunda para de soporte de tal modo que el elemento tapadera se inclina hacia abajo en la dirección de flujo.

4. Plato de transferencia de masa según la reivindicación 1 en el que la primera y la segunda pata de soporte del elemento puente están provistas de extensiones en forma de apéndices que cooperan con aberturas en el plato para proporcionar medios de fijación para mantener el elemento puente en su lugar por encima de la perforación asociada.

5. Plato de transferencia de masa según la reivindicación 1 en el que la segunda pata de soporte está provista de aberturas que pasan por la segunda pata de soporte.

6. Plato de transferencia de masa según la reivindicación 1 en el que la primera y la segunda pata de soporte tienen la misma longitud.

7. Plato de transferencia de masa según la reivindicación 1 en el que las perforaciones son Venturis.

8. Plato de transferencia de masa según la reivindicación 1 en el que el elemento tapadera está provisto de una abertura diseñada para dirigir el gas que fluye a través del mismo esencialmente de forma horizontal en la dirección de flujo.

9. Plato de transferencia de masa según la reivindicación 1 en el que el elemento tapadera tiene una forma diferente a la forma de la perforación asociada.