Sistema de transmisión continua.

Un sistema de transmisión variable de forma continua, que comprende:

una rueda de engranaje deslizante de entrada (6a, 7a),

con un árbol perpendicular al árbol (8d) de un disco principal (8), con respecto al cual está dispuesta tangencial mente dicha rueda de engranaje deslizante de entrada (6a, 6b),

de tal manera que su diámetro es fijo y su relación con el disco principal (8) es variable debido al diámetroobtenido por el punto de la colocación de la misma a lo largo de la periferia del radio del disco principal,de modo que, a medida que la rueda de engranaje deslizante de entrada (6a, 7a) se desliza, llevándola máscerca del árbol del disco principal (8d), existe una reducción progresiva del diámetro de la misma en el punto decontacto con la rueda de engranaje deslizante de entrada (6a, 7a),

caracterizado por que

comprende, de manera adicional, un armazón (1) provisto de unos raíles (2) y de un carro de control (3) quetiene una palanca de control (3a) articulada dentro de un cojinete (3b), y unos elementos separadores (3c, 3d) queconectan o unen el carro de control (3) con unos dispositivos de conmutación (4, 5 -Figuras 25-28) en su árbol debiela (4a, 5a), de forma colineal con un árbol (4b, 5b) de recorte de guia, que describe una conicidad que permite unmovimiento angular limitado entre los dispositivos de conmutación (4, 5) Y el raíl (2), obtenido a través delmovimiento de la palanca de control (3a), por medio de unos brazos de control (3e) acoplados a dichos cojinetes (4c,5c), perpendicularmente a los elementos separadores (3c, 3d),

y posee dos conjuntos deslizantes de entrada, primario (6) y secundario (7), proporcionados con la rueda deengranaje deslizante de entrada primaria (6a) y la secundaria (7a), cada una de las cuales está acoplada a un anilloo corona accionada primaria (6b) y una secundaria (7b), ya los dispositivos de conmutación (4, 5),de tal manera que dicha corona accionada (6b, 7b) está lejos del árbol de accionamiento (6e, 7e),y dicha corona accionada (6b, 7b) está conectada o unida a una corona de accionamiento (6c, 7c) por mediode una pieza de ligadura flexible (6d, 7d -Figuras 29, 30) que permite a las ruedas de engranaje deslizantes (6a, 7a)inclinarse un cierto ángulo por medio del retorcimiento de la pieza de ligadura flexible (6d, 7d), con lo que semantiene la tracción en relación con el disco principal (8), proporcionada por la corona de accionamiento (6c, 7c) ypor su conexión con el árbol de accionamiento (6e, 7e), que permiten el deslizamiento longitudinal de los conjuntosaccionados por un motor eléctrico, por combustión, por pedales u otros medios, acoplados a uno de los árboles deaccionamiento (6e, 7e) o a los dos.

Bandejas de destilación de flujo cruzado radial para aplicaciones de columna de pared dividida.

La presente invención está relacionada con bandejas de contacto líquido-vapor para uso en columnas de intercambio de pared dividida para procesos de transferencia de masa y/o calor. La invención tiene aplicación particular en procesos criogénicos de separación de aire que utilizan destilación, aunque también se puede utilizar en otros procesos de transferencia de masa y/o calor que utilizan tales bandejas.

Tal como se emplea en esta memoria, el término "columna" (o "columna de intercambio") significa una zona o columna de fraccionamiento o destilación, es decir, una columna o zona en la que las fases líquida y vapor se ponen en contacto en contracorriente para efectuar la separación de una mezcla fluida, tal como por contacto de las fases de vapor y líquido en elementos de empaquetado o en una serie de placas o bandejas espaciadas verticalmente dentro de la columna.

La separación criogénica de aire se lleva a cabo haciendo pasar vapor y líquido con contacto en contracorriente a través de una columna de destilación. Una fase de vapor de la mezcla asciende con una cada vez mayor concentración de los componentes más volátiles (por ejemplo, nitrógeno) , mientras que una fase líquida de la mezcla desciende con una cada vez mayor concentración de los componentes menos volátiles (por ejemplo., oxígeno) . Se pueden utilizar diversos paquetes o bandejas para llevar las fases gaseosa y líquida de la mezcla al contacto para realizar la transferencia de masa entre las fases.

Una columna de pared dividida es, en principio, una simplificación de un sistema de columnas de destilación térmicamente acopladas. En las columnas de pared dividida, una pared divisoria se encuentra en el espacio interior de la columna. La pared divisoria en general es vertical. Se pueden producir dos diferentes separaciones de transferencia de masa en los dos lados de la pared divisoria. En el documento EP-A-1108966 se describen unos ejemplos de columnas de destilación multizona.

La columna de intercambio usualmente contiene algún tipo de dispositivo de contacto vapor-líquido que puede ser en forma de paquete, tal como un paquete estructurado o al azar, o en forma de una bandeja (s) de fraccionamiento. Una bandeja de fraccionamiento típicamente comprende un área plana grande que se denomina la plataforma o la plataforma de contacto de la bandeja más unos medios para entregar líquido a la bandeja desde la siguiente bandeja desde encima y eliminar líquido para el paso a la siguiente bandeja de abajo.

El líquido que se extrae de la bandeja fluye a través de un parte de la bandeja que se denomina como tubo de bajada (downcomer) . El tubo de bajada es un conducto para el paso descendente de líquido dispuesto en una abertura en un panel de la plataforma de contacto. En algunos tubos de bajada, una parte de la pared del tubo de bajada se puede extender por encima del panel y se llama el aliviadero de salida, y la parte del tubo de bajada que se extiende por debajo del panel se llama zócalo del tubo de bajada. Sin embargo, a menudo los aliviaderos de salida son piezas mecánicas independientes y no necesariamente una extensión de la pared del tubo de bajada. De hecho, las bandejas pueden diseñarse sin aliviaderos de salida.

El vapor generado en la parte inferior de la columna pasa hacia arriba a través de las perforaciones en la plataforma, mientras que el líquido fluye hacia abajo de bandeja a bandeja a contracorriente con el vapor. Con un "bandeja de flujo cruzado" el líquido entra primero sobre una bandeja desde el tubo de bajada de la bandeja superior. A continuación, pasa a través de la plataforma de la bandeja y finalmente sale a través de un tubo de bajada de salida de la bandeja. La patente de EE.UU. nº 6.645.350 (Steacy) describe un tipo de "bandeja de flujo cruzado".

Durante el funcionamiento normal, el líquido recogido en una bandeja fluye sobre un panel perforado de la plataforma, donde entra en contacto con el vapor que fluye hacia arriba que pasa a través de las perforaciones. A continuación, el líquido fluye sobre el aliviadero de salida al tubo de bajada y sobre la zona receptora del panel perforado de la bandeja de debajo, y así sucesivamente. Los tubos de bajada de dos bandejas adyacentes no se colocan directamente uno encima del otro, sino espaciados en dirección lateral (o de forma escalonada) con el fin de evitar que el líquido caiga directamente en el tubo de bajada de la bandeja inferior.

Un tipo de bandeja de la técnica anterior utiliza un diseño de bandeja de tipo "circuito", en el que el líquido fluye alrededor de una zona anular con tubos de bajada también colocados radialmente. Por ejemplo, la patente de EE.UU. nº 1.950.313 (Linde) describe una bandeja de tipo "circuito".

El documento US-A-2319814 describe diafragmas para promover el contacto entre gas ascendente y líquido descendente en columnas de contacto de gas y líquido. Cada diafragma está formado por una pluralidad de placas de segmentos que tienen unas aberturas en las mismas para permitir el paso del gas ascendente a través de las mismas. La pared interior de la columna está provista de una orilla anular interna, y una placa central no perforada está soportada en alineación con la orilla mediante una pluralidad de miembros radiales, cada uno de los cuales forma un conducto de desbordamiento. Cada miembro radial está formado por un par de miembros laterales que forman un conducto de desbordamiento a través del cual pasa el líquido de desbordamiento hacia abajo. Los miembros laterales se proporcionan en paralelo, y cada miembro pasa líquido a una placa segmentaria proporcionada por debajo del mismo.

Se desea tener una mejor bandeja o bandejas para el uso en una columna de intercambio de pared dividida que supere muchas de las dificultades y los inconvenientes de la técnica anterior para proporcionar resultados mejores y más ventajosos.

Se desea además tener una mejor planta de separación criogénica de aire que tenga una mejor bandeja o bandejas para el uso en una columna de intercambio de pared dividida que supere muchas de las dificultades y los inconvenientes de la técnica anterior para proporcionar resultados mejores y más ventajosos.

La presente invención es un conjunto de una pluralidad de bandejas espaciadas verticalmente para destilación fraccionada (térmica o criogénica) en una pared de intercambio de columna dividida que incluye columnas de intercambio de pared dividida. La invención también incluye una columna de intercambio de pared dividida que contiene un conjunto de bandejas, un método para ensamblar tal conjunto de bandejas, y diversos procesos en donde se establece contacto fluido-fluido con contacto líquido-vapor mediante tal conjunto de bandejas.

Según un primer aspecto de la presente invención, se proporciona un conjunto de una pluralidad de bandejas espaciadas verticalmente de contacto vapor-líquido para destilación fraccionaria en una columna de intercambio de pared dividida que tiene una pared interior de columna, una pared divisoria, un área en sección transversal y un espacio interior entre la pared de columna interior y la pared divisoria.

El conjunto de bandejas de contacto vapor-líquido incluye una primera bandeja de contacto vapor-líquido dispuesta en el espacio interior y una segunda bandeja de contacto vapor-líquido dispuesta en el espacio interior, por debajo (y usualmente adyacente) a la primera bandeja en una disposición apilada.

La primera bandeja comprende una primera vasija divisora junto a la sección media de la pared divisoria para evitar la creación de una zona de líquido estancado en la primera bandeja; por lo menos un tubo de bajada radial; una primera zona receptora de líquido no perforada; y una primera zona arqueada de contacto vapor-líquido situada entre dicho por lo menos un tubo de bajada radial y dicha primera zona receptora de líquido y que comprende una pluralidad de aberturas u otros medios de paso de vapor. Cuando se encuentra en posición dentro de una columna, el por lo menos un tubo de bajada radial es adyacente a la pared divisoria y se extiende radialmente desde la primera vasija divisora hacia la pared interior de columna en toda el área en sección transversal y la primera zona receptora de líquido tiene un eje radial con un primer ángulo con la pared divisoria y se extiende radialmente desde la primera vasija divisora hacia la pared interior de columna en el área en sección transversal. Durante el uso, por lo menos una parte de un flujo de líquido recibido desde arriba en la primera zona receptora de líquido fluye a través de la primera zona arqueada de contacto vapor-líquido desde... [Seguir leyendo]

1. Una columna de intercambio de pared divida que tiene una pared interior (11) de columna, una pared divisoria (14) , un área en sección transversal, un espacio interior entre la pared interior (11) de columna y la pared divisoria (14) y un conjunto de una pluralidad de bandejas espaciadas verticalmente (10, 20) de contacto vapor-líquido para destilación fraccionada, el conjunto comprende:

una primera bandeja (10) de contacto vapor-líquido dispuesta en el espacio interior, la primera bandeja (10) , comprende:

una primera vasija divisora (13, 33, 53) dispuesta junto a la sección media de la pared divisoria (14) para evitar la creación de una zona de líquido estancado en la primera bandeja (10) ; por lo menos un tubo de bajada radial (12, 32, 52) adyacente a la pared divisoria (14) y que se extiende radialmente desde la primera vasija divisora (13, 33, 53) hacia la pared interior (11) de columna a través del área en sección transversal; una primera zona no perforada receptora de líquido que tiene un eje radial con un primer ángulo con la pared divisoria (14) y que se extiende radialmente desde la primera vasija divisora (13, 33, 53) hacia la pared interior (11) de columna a través del área en sección transversal; y una primera zona arqueada de contacto vapor-líquido situada entre dicho por lo menos un tubo de bajada radial (12, 32, 52) y dicha primera zona receptora de líquido, dicha primera zona arqueada de contacto de vapor-líquido comprende una pluralidad de aberturas (18, 38, 58) u otros medios de paso de vapor; en donde por lo menos una parte de un flujo de líquido recibido desde arriba en la primera zona receptora de líquido fluye a través de la primera zona arqueada de contacto vapor-líquido desde la primera zona receptora líquido al por lo menos un tubo de bajada radial (12, 32, 52) , el por lo menos un tubo de bajada radial (12, 32, 52) está adaptado para recibir y transmitir hacia abajo por lo menos una parte de dicho flujo de líquido; y

una segunda bandeja de contacto vapor-líquido (20) dispuesta en el espacio interior por debajo de dicha primera bandeja (10) en una disposición apilada, la segunda bandeja (20) comprende:

una segunda vasija divisora (23, 43, 63) dispuesta junto a la sección media de la pared divisoria (14) para evitar la creación de una zona de líquido estancado en la segunda bandeja (20) ; por lo menos otro tubo de bajada (26, 46, 66) tiene un eje radial con un segundo ángulo con la pared divisoria (14) y que se extiende radialmente desde la segunda vasija divisora (23, 43, 63) hacia la pared interior (11) de columna a través del área en sección transversal; por lo menos una segunda zona no perforada receptora de líquido adyacente a la pared divisoria (14) y que se extiende radialmente desde la segunda vasija divisora (23, 43, 63) hacia la pared interior (11) de columna a través del área en sección transversal, la por lo menos una segunda zona receptora de líquido está adaptada para recibir por lo menos una parte de dicho flujo de líquido transmitido hacia abajo desde el por lo menos un tubo de bajada radial (12, 32, 52) de la primera bandeja (10) ; y una segunda zona arqueada de contacto vapor-líquido situada entre dicho por lo menos otro tubo de bajada (12, 32, 52) y dicha por lo menos una segunda zona receptora de líquido, dicha segunda zona arqueada de contacto de vapor-líquido comprende una pluralidad de aberturas (28, 48, 68) u otros medios de paso de vapor;

en donde por lo menos una parte de un flujo de líquido recibido en la segunda zona receptora de líquido fluye a través de la segunda zona arqueada de contacto vapor-líquido desde la segunda zona receptora líquido al por lo menos otro tubo de bajada (26, 46, 66) , el por lo menos otro tubo de bajada (26, 46, 56) está adaptado para recibir y transmitir hacia abajo por lo menos una parte de dicho flujo de líquido.

2. Una columna de intercambio de pared dividida según la reivindicación 1, en donde por lo menos uno de entre el primer ángulo y el segundo ángulo es de aproximadamente 90°.

3. Una columna de intercambio de pared dividida según la reivindicación 1, en donde por lo menos uno de entre el primer ángulo y el segundo ángulo es superior a 90°.

4. Una columna de intercambio de pared dividida según la reivindicación 1, en donde por lo menos uno de entre el primer ángulo y el segundo ángulo es inferior a 90°.

5. Una columna de intercambio de pared dividida según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde una primera parte del flujo de líquido recibido desde arriba en la primera zona receptora de líquido fluye en el sentido a derechas desde la primera zona receptora de líquido y una segunda parte de dicho flujo de líquido fluye en sentido a izquierdas desde la primera zona receptora de líquido.

6. Una columna de intercambio de pared dividida según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde una primera parte del flujo de líquido recibido en la segunda zona receptora de líquido fluye en sentido a izquierdas hacia el por lo menos otro tubo de bajada (26, 46, 66) y una segunda parte de dicho flujo de líquido fluye en sentido a derechas hacia el por lo menos otro tubo de bajada (26, 46, 66) .

7. Una columna de intercambio de pared dividida según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde la por lo menos una parte del flujo de líquido fluye a través de la parte de la primera bandeja (10) en un primer sentido y la por lo menos parte del flujo del líquido fluye a través de la parte de la segunda bandeja (20) en un segundo sentido opuesto al primer sentido.

8. Una columna de intercambio de pared dividida según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, que comprende además por lo menos un mezclador de líquidos en comunicación de fluidos con por lo menos uno de entre el por lo menos un tubo de bajada radial (12, 32, 52) y el por lo menos otro tubo de bajada (26, 46, 66) , el por lo menos un mezclador de líquidos está adaptado para mezclar una pluralidad de composiciones líquidas.

9. Una columna de intercambio de pared dividida según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, que comprende además por lo menos un aliviadero de salida (15, 35, 55) en la primera bandeja (10) adyacente al por lo menos un tubo de bajada radial (12, 32, 52) .

10. Una columna de intercambio de pared dividida según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, que comprende además por lo menos un aliviadero de salida (25, 45, 65) en la segunda bandeja (20) adyacente al por lo menos otro tubo de bajada (26, 46, 66) .

11. Una columna de intercambio de pared dividida según la reivindicación 1, en donde una primera parte del flujo de líquido recibido desde arriba en la primera zona receptora de líquido fluye en el sentido a derechas desde la primera zona receptora de líquido y una segunda parte de dicho flujo de líquido fluye en sentido a izquierdas desde la primera zona receptora de líquido; dicha segunda bandeja (20) comprende:

por lo menos un tubo de bajada central (26) tiene un eje radial con un segundo ángulo con la pared divisoria (14) y que se extiende radialmente desde la segunda zona receptora de líquido hacia la pared interior (11) de columna a través del área en sección transversal,

en donde por lo menos una parte de un flujo de líquido recibido en la segunda zona receptora de líquido fluye a través de la segunda zona arqueada de contacto vapor-líquido desde la segunda zona receptora líquido al por lo menos un tubo de bajada central (26) , el por lo menos un tubo de bajada central (26) está adaptado para recibir y transmitir hacia abajo por lo menos una parte de dicho flujo de líquido, y en donde una primera parte del flujo de líquido recibido en la segunda zona receptora de líquido fluye en sentido a izquierdas hacia el por lo menos un tubo de bajada central (26) y una segunda parte de dicho flujo de líquido fluye en sentido a derechas hacia el por lo menos un tubo de bajada central (26) .

12. Una columna de intercambio de pared dividida según la reivindicación 1, en donde dicho por lo menos un tubo de bajada radial (32) de dicha primera bandeja (10) se extiende radialmente hacia la pared interior (11) de columna en un primer sentido y dicha zona receptora de líquido de dicha primera bandeja (10) se extiende radialmente hacia la pared interior (11) de columna en un segundo sentido opuesto al primer sentido, en donde dicho por lo menos otro tubo de bajada radial (46) de la segunda bandeja (20) tiene un segundo eje radial adyacente a la pared divisoria (14) y se extiende radialmente hacia la pared interior (11) de columna en un tercer sentido y dicha por lo menos una zona receptora de líquido de la segunda bandeja (20) se extiende radialmente hacia la pared interior (11) de columna en un cuarto sentido opuesto al tercer sentido, y en donde la por lo menos una parte del flujo de líquido fluye a través de la primera zona arqueada de contacto vapor-líquido en un primer sentido, y la por lo menos una parte del flujo de líquido fluye a través de la segunda zona arqueada de contacto vapor-líquido en un segundo sentido opuesto al primer sentido.

13. Una columna de intercambio de pared dividida según la reivindicación 1, dicha primera bandeja (10) , comprende:

una pluralidad de tubos de bajada radiales espaciados (52) , una pluralidad de primeras zonas receptoras de líquido, cada primera zona receptora de líquido está situada entre y es adyacente a dos de los tubos de bajada radiales, y una pluralidad de primeras zonas arqueadas de contacto vapor-líquido, cada una de las primeras zonas arqueadas de contacto vapor-líquido se encuentra entre un tubo de bajada radial y una primera zona receptora de líquido,

en donde por lo menos una parte de un flujo de líquido recibido desde arriba en cada una de las primeras zonas receptoras de líquido fluye a través de una primera zona arqueada de contacto vapor-líquido desde dicha primera zona receptora de líquido a uno de los dos tubos de bajada radiales adyacentes (52) , dicho tubo de bajada radial

(52) está adaptado para recibir y transmitir hacia abajo por lo menos parte de dicho flujo de líquido, y en donde una primera parte del flujo de líquido recibido desde arriba en por lo menos una de las primeras zonas receptoras de líquido fluye en el sentido a derechas desde dicha primera zona receptora de líquido y una segunda parte de dicho flujo de líquido fluye en sentido a izquierdas desde dicha primera zona receptora de líquido; y dicha segunda bandeja (20) comprende:

una pluralidad de otros tubos de bajada espaciados (66) , una pluralidad de segundas zonas receptoras de líquido, cada segunda zona receptora de líquido está situada entre y adyacente a dos de los otros tubos de bajada (66) , cada una de dichas segundas zonas receptoras de líquido está adaptada para recibir por lo menos una parte de dicho flujo de líquido transmitido hacia abajo desde uno de los tubos de bajada radiales (52) , y una pluralidad de segundas zonas arqueadas de contacto vapor-líquido, cada una de las segundas zonas arqueadas de contacto vapor-líquido se encuentra entre otro tubo de bajada y una segunda zona receptora de líquido,

en donde por lo menos parte de un flujo de líquido recibido en cada una de las segundas zonas receptoras de líquido fluye a través de una segunda zona arqueada de contacto vapor-líquido desde dicha segunda zona receptora de líquido a uno de los dos otros tubos de bajada (66) , dichos otros tubos de bajada (66) están adaptados para recibir y transmitir hacia abajo por lo menos parte de dicho flujo de líquido y en donde una primera parte del flujo de líquido recibido en dicha segunda zona receptora de líquido fluye en sentido a izquierdas hacia dicho por lo menos otro tubo de bajada (66) y una segunda parte de dicho flujo de líquido fluye en sentido a derechas hacia dicho por lo menos otro tubo de bajada (66) .

14. Una columna de intercambio de pared dividida según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde la forma de cada bandeja (10, 20) es un segmento de la columna definida por la pared interior (11) y la pared divisoria (14) .

15. Una columna de intercambio de pared dividida según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, con una pared divisoria que tiene un primer lado y un segundo lado y que divide por lo menos una parte del espacio interior en por lo menos un primer espacio longitudinal que tiene una primera área en sección transversal adyacente el primer lado de la pared divisoria (14) y un segundo espacio longitudinal que tiene una segunda área en sección transversal adyacente el otro lado de la pared divisoria (14) ; en donde dicho conjunto se dispone dentro del primer espacio longitudinal.

16. Una columna de intercambio de pared dividida según la reivindicación 15, en donde la primera área en sección transversal es mayor o igual que la segunda área en sección transversal.

17. Una columna de intercambio de pared dividida según la reivindicación 15, en donde la segunda área en sección transversal es mayor que la primera área en sección transversal.

18. Una columna de intercambio de pared dividida según cualquiera de las reivindicaciones 15 a 17, en donde la forma de cada bandeja (10, 20) es un segmento de la columna definida por la pared interior (11) de la columna y la pared divisoria (14) .

19. Uso de una columna de intercambio de pared dividida según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 18 para destilación.

20. Uso de una columna de intercambio de pared dividida según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 18 para una columna de destilación criogénica.

21. Un método para el ensamblaje de una columna de intercambio de pared dividida según la reivindicación 1, que comprende las etapas de:

proporcionar una columna de intercambio que tiene un eje longitudinal principal, una pared interior (11) espaciada y que rodea al eje longitudinal principal, de ese modo hay un espacio interior entre la pared interior

(11) y el eje longitudinal principal; instalar una pared divisoria (14) en el espacio interior, la pared divisoria (14) tiene un primer lado y un segundo lado y divide por lo menos una parte del espacio interior en por lo menos un primer espacio longitudinal que tiene una primera área en sección transversal adyacente al primer lado de la pared divisoria

(14) y un segundo espacio longitudinal que tiene una segunda área en sección transversal adyacente el otro lado de la pared divisoria (14) ; e instalar un conjunto (10, 20) según la reivindicación 1 en el primer espacio longitudinal.

22. Un proceso para intercambio de masa y/o calor entre dos fluidos, que comprende poner en contacto dichos fluidos en una columna de intercambio de pared dividida según la reivindicación 1.

23. Un proceso según la reivindicación 22 para separación criogénica de aire, que comprende poner en contacto vapor y líquido a contracorriente en una columna de intercambio de pared dividida que contiene según la reivindicación 1.