COLECTOR DE LÍQUIDO Y MEZCLADORA COMBINADOS PARA COLUMNA DE TRANSFERENCIA DE MASA.

Colector de líquido y mezcladora combinados para columna de transferencia de masa Antecedentes de la invención Esta invención se refiere en general a columnas de transferencia de masa y, más en concreto, a aparatos y métodos para recoger y mezclar líquido descendente para distribución más uniforme a un lecho subyacente de empaquetadura u otros dispositivos dentro de dichas columnas. Las columnas de transferencia de masa, incluyendo columnas de intercambio térmico, incluyen típicamente una envuelta vertical y una pluralidad de zonas dentro de la envuelta donde se usa empaquetadura y/o bandejas dispuestas horizontalmente para facilitar la transferencia de masa o calor entre corrientes de fluido que fluyen dentro de la columna. Las corrientes de fluido son normalmente una o más corrientes de líquido descendente y una o más corrientes de vapor ascendente, aunque otras combinaciones de corrientes de fluido son posibles. El líquido que sale de la parte inferior de una zona puede tener diferentes concentraciones y composiciones en posiciones diferentes a través de la sección horizontal transversal de la zona. Con el fin de reducir estas malas distribuciones de concentración y composición, el líquido es recogido y mezclado a menudo antes de ser distribuido después a una zona subyacente. Los componentes separados se usan frecuentemente para efectuar la deseada recogida, mezcla y distribución del líquido cuando desciende de una zona a otra. Sin embargo, el uso de componentes separados puede ser indeseable porque la espaciación vertical ocupada por estos componentes reduce la zona disponible dentro de la columna para otro procesado de las corrientes de fluido y puede requerir que se utilice una columna más alta para proporcionar la espaciación necesaria para efectuar las operaciones de procesado deseadas. Se ha utilizado un colector y mezcladora combinados en columnas del tipo descrito anteriormente con el fin de reducir el número de componentes y la espaciación vertical requerida para recoger y mezclar el líquido que sale de una zona dentro de la columna. Este colector y mezcladora combinados utiliza una pluralidad de filas de paletas que se extienden hacia arriba y que recogen el líquido descendente y lo alimentan a sumideros que, a su vez, alimentan el líquido a una bajante central. Aunque este dispositivo es una mezcladora efectiva porque todo el líquido recogido fluye a una sola bajante, la eficiencia de mezcla se reduciría en gran medida en aplicaciones donde las altas tasas de flujo de líquido y/o los diámetros grandes de la columna requieren el uso de dos o más bajantes. En tales aplicaciones, el líquido, que es alimentado desde una zona del colector a una bajante, puede tener una composición diferente del líquido que fluye desde la zona restante del colector a la otra bajante. Como resultado, ha surgido la necesidad de un colector y mezcladora combinados que no solamente sean capaces de manejar altas tasas de flujo de líquido usando dos o más bajantes, sino que también sean efectivos al mezclar líquido de diferentes zonas del colector de modo que el líquido que entre en las bajantes sea de composición sustancialmente uniforme. WO 96/28232 describe un colector de líquido sin canales de recogida asociados con regiones de recogida. Tampoco presenta agujeros de drenaje. US 2001/038155 describe un colector de líquido con canales y deflectores para dirigir líquido a canales. No describe que los canales de líquido estén asociados con un sumidero. Resumen de la invención En un aspecto, la presente invención se refiere a un colector de líquido que mezcla más uniformemente el líquido recogido de una zona superyacente en una columna de transferencia de masa antes de descargar el líquido recogido a una zona subyacente. En el sentido en que se usa aquí, el término columna de transferencia de masa pretende abarcar las columnas en las que solamente tiene lugar intercambio térmico. El colector de líquido incluye al menos sumideros primero y segundo, uno de los cuales puede ser un sumidero anular y el otro o ambos pueden ser sumideros cordales. Los sumideros dividen el colector en dos o más regiones de recogida de líquido, cada una de las cuales contiene un primer conjunto de canales de recogida de líquido espaciados y un segundo conjunto intercalado de canales de recogida de líquido espaciados. Una pluralidad de deflectores que se extienden hacia arriba y que tienen superficies para dirigir líquido descendente a los canales de recogida de líquido, están colocados en las regiones de recogida de líquido. Agujeros de drenaje están colocados en los canales de recogida de líquido para dejar que líquido en el primer conjunto de canales se drene preferentemente al primer sumidero y el líquido en el segundo conjunto de canales se drene al segundo sumidero. El flujo preferente de los canales de recogida de líquido se puede lograr de varias formas, tal como bloqueando parcial o completamente el flujo de líquido desde un extremo en el primer conjunto de canales de recogida de líquido y bloqueando parcial o completamente el flujo de líquido desde el extremo opuesto en el segundo conjunto de canales de recogida de líquido, basculando los canales de recogida de líquido hacia abajo en la dirección deseada de flujo, y alineando los agujeros de drenaje con diferentes sumideros. Los conjuntos primero y segundo de canales de recogida de líquido distribuyen preferiblemente cantidades aproximadamente iguales de líquido desde cada región de recogida de líquido a los sumideros primero y segundo. De esta manera, el líquido en el primer sumidero tendrá preferiblemente aproximadamente la misma concentración y composición que el líquido en el segundo sumidero. Uno o más agujeros, tal como una entrada de bajante, están dispuestos en al menos uno de los sumideros para dejar que salga líquido del sumidero para suministro a una zona subyacente en la columna. 2 E04759298 22-11-2011   En una realización del colector, uno de los sumideros es un sumidero anular y el otro sumidero es un sumidero cordal. En otras realizaciones, se usan dos o más sumideros cordales con o sin un sumidero anular. Las regiones de recogida de líquido en algunas realizaciones son semiesféricas y pueden incluir opcionalmente una o más regiones centrales. En otras realizaciones, las regiones de colector de líquido son cuadrantes en forma de tarta. También se pueden usar más de dos conjuntos de canales de recogida de líquido. En una realización preferida se utilizan dos sumideros cordales espaciados y un sumidero anular en el colector. Los sumideros cordales dividen el colector en tres regiones; dos regiones semiesféricas de recogida de líquido de áreas aproximadamente iguales y una región central de recogida de líquido de aproximadamente dos veces el área de cada región semiesférica de recogida de líquido. Ambos sumideros cordales incluyen una entrada de bajante que drena líquido a una bajante para suministro a un distribuidor de líquido subyacente. Dispositivos de restricción de flujo están colocados a lo largo de los sumideros de manera que hagan que una porción del líquido en cada región semiesférica ponga en derivación el sumidero adyacente y sea distribuido al sumidero remoto. Preferiblemente, el líquido recogido en cada una de las regiones de recogida de líquido es distribuido en cantidades aproximadamente iguales a ambos sumideros cordales de modo que el líquido mezclado dentro de un sumidero cordal sea generalmente de la misma concentración y composición que el líquido mezclado en el otro sumidero cordal. De esta manera, el colector es capaz de distribuir dos o más corrientes de líquido de concentración y composición más uniformes a una zona subyacente aunque el líquido, cuando sea recibido por el colector de la zona superyacente, sea de composición variable a través de la sección transversal de la columna. La cantidad de líquido puede ser la misma en las dos o más corrientes de líquido o puede haber cantidades de líquido más grandes en una o varias corrientes de líquido que en las otras corrientes de líquido. Se han formado canales de flujo de vapor ascendente preferiblemente en las espaciaciones entre canales de recogida de líquido adyacente para dejar que el vapor suba a través del colector en relación de contracorriente al líquido descendente. En otro aspecto, la invención se refiere a un método de usar el colector descrito para recoger líquido de una zona superyacente en una columna de transferencia de masa y mezclarlo para obtener una o más corrientes de líquido de una composición más uniforme. Las corrientes de líquido son distribuidas entonces a una zona subyacente para procesado adicional dentro de la columna. El método incluye los pasos de recoger líquido descendente dentro de una pluralidad de canales colocados dentro de dos o más... [Seguir leyendo]

1. Un colector de mezcla de líquido para capturar y mezclar líquido descendente de una zona superyacente en una columna de transferencia de masa o intercambio térmico, incluyendo el colector: al menos sumideros primero y segundo; al menos un agujero colocado en al menos uno de dichos sumideros primero y segundo a través del que puede drenar líquido desde el al menos único sumidero cuando está presente en él; al menos dos regiones de recogida de líquido al menos parcialmente delimitadas por dichos sumideros primero y segundo; conjuntos primero y segundo de canales de recogida de líquido espaciados asociados con cada una de dichas regiones de recogida de líquido; canales de flujo de vapor ascendente a una espaciación entre los canales de recogida de líquido en cada una de dichas regiones de recogida de líquido; una pluralidad de deflectores que se extienden hacia arriba que tienen superficies para dirigir líquido cuando baja de dicha zona superyacente a dichos canales de recogida de líquido; y agujeros de drenaje colocados en dichos canales de recogida de líquido para poder drenar líquido de dichos canales de recogida de líquido cuando esté presente en ellos, donde dicho primer conjunto de canales de recogida está asociado con dicho primer sumidero para dejar que el líquido, cuando esté presente en los primeros canales de recogida, fluya preferentemente a través de dichos agujeros de drenaje del primer conjunto de canales de recogida de líquido a dicho primer sumidero para mezclarse en él, y dicho segundo conjunto de canales de recogida de líquido está asociado con dicho segundo sumidero para dejar que el líquido, cuando esté presente en los segundos canales de recogida, fluya preferentemente a través de dichos agujeros de drenaje del segundo conjunto de canales de recogida de líquido a dicho segundo sumidero para mezclarse en él. 2. El colector de líquido de la reivindicación 1, incluyendo al menos uno de dichos agujeros colocados en ambos de dichos sumideros primero y segundo. 3. El colector de líquido de la reivindicación 2, incluyendo una bajante asociada con cada uno de dichos agujeros en los sumideros primero y segundo para dirigir líquido, cuando se drene a través de dichos agujeros, a una zona subyacente. 4. El colector de líquido de la reivindicación 1, donde dichos sumideros primero y segundo están colocados dentro de un plano horizontal común. 5. El colector de líquido de la reivindicación 4, donde dichos sumideros primero y segundo son sumideros cordales. 6. El colector de líquido de la reivindicación 5, donde cada uno de dichos sumideros primero y segundo tiene extremos primero y segundo opuestos. 7. El colector de líquido de la reivindicación 6, incluyendo un sumidero anular en comunicación de flujo de líquido con el primer extremo de dicho primer sumidero y un segundo extremo opuesto de dicho segundo sumidero. 8. El colector de líquido de la reivindicación 7, incluyendo un primer restrictor de flujo colocado en el segundo extremo de dicho primer sumidero para impedir el flujo de líquido entre el segundo extremo de dicho primer sumidero y el sumidero anular, y un segundo restrictor de flujo colocado en el primer extremo del segundo sumidero para impedir el flujo de líquido entre el primer extremo del segundo sumidero y el sumidero anular. 9. El colector de líquido de la reivindicación 8, incluyendo un tercer restrictor de flujo colocado en el sumidero anular en una posición adyacente al primer extremo del primer sumidero para dirigir una porción de líquido, cuando esté presente en dicho sumidero anular, a dicho primer extremo del primer sumidero, y un cuarto restrictor de flujo colocado en el sumidero anular en una posición adyacente al segundo extremo del segundo sumidero para dirigir otra posición de líquido, cuando esté presente en dicho sumidero anular, a dicho segundo extremo del segundo sumidero. 10. El colector de líquido de la reivindicación 1, donde dicho primer sumidero es un sumidero anular y dicho segundo sumidero es un sumidero cordal. 11. El colector de líquido de la reivindicación 10, donde dicho agujero está situado en dicho sumidero cordal y dicho sumidero anular está en comunicación de flujo de líquido con extremos opuestos de dicho sumidero cordal para alimentar líquido, cuando esté presente en dicho sumidero anular, a dichos extremos opuestos de dicho sumidero cordal. 12. El colector de líquido de la reivindicación 1, donde dichos sumideros primero y segundo son sumideros cordales intersecantes e incluyendo un sumidero anular en comunicación de flujo de líquido con extremos opuestos de dicho primer sumidero. 13. Un método de recoger y mezclar líquido descendente en una columna de transferencia de masa, incluyendo dicho método los pasos de: recoger líquido descendente en una pluralidad de canales de recogida de líquido colocados dentro de dos o más regiones de recogida de líquido horizontalmente distribuidas; dirigir preferentemente una primera cantidad de líquido desde un primer conjunto de dichos canales de recogida de líquido en al menos una E04759298 22-11-2011   de dichas regiones de recogida de líquido a un primer sumidero y dirigir preferentemente una segunda cantidad de líquido desde un segundo conjunto de dichos canales de recogida de líquido en dicha al menos una región de recogida de líquido a un segundo sumidero; y drenar dicho líquido de dichos sumideros primero y segundo. 14. El método de la reivindicación 13, incluyendo el paso de dirigir generalmente cantidades iguales de líquido en dicha al menos una región de recogida de líquido a dichos sumideros primero y segundo. 15. El método de la reivindicación 14, incluyendo el paso de usar deflectores inclinados para desviar líquido descendente a dichos canales de recogida de líquido. 16. El método de la reivindicación 15, incluyendo el paso de pasar vapor ascendente hacia arriba a través de pasos de vapor situados entre dichos canales de recogida de líquido. 17. El método de la reivindicación 16, incluyendo el paso de colocar dichos deflectores inclinados para proteger dichos pasos de vapor de dicho líquido descendente. 18. El método de la reivindicación 14, donde dicho paso de dirigir preferentemente dichas cantidades de líquido primera y segunda incluye el paso de drenar dicho líquido a través de agujeros de drenaje colocados en dichos canales de recogida de líquido. 19. El método de la reivindicación 14, incluyendo los pasos de dirigir preferentemente una cantidad de líquido de un primer conjunto de dichos canales de recogida de líquido en una segunda de dichas regiones de recogida de líquido a dicho primer sumidero, y dirigir preferentemente una segunda cantidad de líquido de un segundo conjunto de dichos canales de recogida de líquido en dicha región de recogida de líquido a un sumidero anular, y dirigir preferentemente una cantidad de líquido de un primer conjunto de dichos canales de recogida de líquido en una tercera de dichas regiones de recogida de líquido a dicho segundo sumidero, y dirigir preferentemente una segunda cantidad de líquido de un segundo conjunto de canales de recogida de líquido en dicha tercera región de recogida de líquido a dicho sumidero anular, donde dichas cantidades de líquido primera y segunda son generalmente iguales. 11 E04759298 22-11-2011   12 E04759298 22-11-2011   13 E04759298 22-11-2011   14 E04759298 22-11-2011   E04759298 22-11-2011   16 E04759298 22-11-2011   17 E04759298 22-11-2011   18 E04759298 22-11-2011   19 E04759298 22-11-2011