Dispositivo de distribución de alimentación para una columna de separación.

Una sección de una columna de contacto, comprendiendo la sección;

- al menos una entrada de alimentación a una porción interior de dicha sección de la columna;

- al menos un dispositivo de distribución de la alimentación posicionado en dicha porción interior de la columna,

- estando formado cada dispositivo de distribución de la alimentación por una pluralidad de placas con espacios vacíos entre ellas, y

- un primer dispositivo de distribución de la alimentación que está dispuesto sustancialmente en frente de al menos una primera entrada de alimentación,

en donde las placas de cada uno de los dispositivos de distribución de la alimentación tienen dimensiones suficientes para dispersar de forma uniforme la alimentación a través de la sección y están dispuestas en una formación elegida entre el grupo siguiente: línea recta, línea escalonada, y V.

Dispositivo de distribución de alimentación para una columna de separación Antecedentes de la invención Campo de la invención La presente invención se refiere a columnas de separación, en particular a columnas de destilación en las que la alimentación es un gas, líquido o mezcla gas/líquido. Tales columnas contienen una sección de columna en la que se dirige un flujo de alimentación desde una o más entradas. Más particularmente, la invención se refiere a la mejora de la distribución del flujo de la alimentación en dichas secciones.

Descripción de la técnica relacionada En una columna de destilación donde al menos una de las corrientes de alimentación contiene una mezcla gas/líquido, con una gran fracción de gas producido por un medio de vaporización aguas arriba de la columna de destilación, es necesario que el gas se dirija a una sección de separación situada por encima de la posición de la corriente de alimentación. Por lo general, es deseable separar el líquido del gas más o menos de una forma completa. Además, es deseable cambiar la dirección del flujo de la porción del gas de la mezcla. Muy a menudo se necesita cambiar la dirección del flujo de la fase gas desde un flujo horizontal a un flujo vertical o ascendente. La sección de separación que recibe el flujo de gas también opera mejor cuando el gas se distribuye de una forma uniforme a través de toda el área de la sección transversal de la sección de separación.

En los dispositivos de contacto de mezclas gas/líquido que operan bajo presión de vacío, la mezcla que entra al dispositivo de contacto a menudo tiene una alta velocidad. Esta alta velocidad hace difícil cualquier cambio abrupto en la dirección del flujo. La distribución no ideal de la porción del gas de la mezcla en la sección transversal situada por encima de la posición de la corriente de alimentación se correlaciona con el flujo de gas con altos picos del componente vertical de la velocidad local cuando entra en la sección de contacto.

La alta velocidad de estas corrientes origina el desafío para el diseño de dispositivos de contacto gas/líquido. La distancia vertical entre las entradas de alimentación y la sección de separación situada por encima de ellas, se debe mantener al mínimo con el fin de mantener el coste de fabricación del dispositivo de contacto a un nivel razonable. Además, la altura aumentada del dispositivo de contacto en este punto/parte también crea un costo adicional para equipos auxiliares, tales como bombas, ya que se tienen que diseñar para parámetros de capacidad aumentada (tales como la carga de la bomba) . Partidas de gastos afectadas de forma adicional por el aumento de la altura del dispositivo de contacto incluyen al acero estructural, al cableado, a las cimentaciones, etc.

Un área en la que prevalecen las condiciones anteriormente descritas en los dispositivos de contacto gas/líquido son las refinerías de petróleo; específicamente en la unidad de destilación atmosférica del crudo, en la unidad de destilación a vacío para las colas procedentes de la destilación atmosférica del crudo y en otras varias columnas de destilación. Una posición específica en otros servicios de destilación es la disposición del retorno del evaporador a la columna, donde se introduce la mezcla gas/líquido a la columna desde un evaporador, a menudo como alimentación de vaporización instantánea, lo que sirve como medio de vaporización.

Un experto habituado con la técnica reconocerá que las condiciones descritas anteriormente están presentes al menos en cierto grado en todos los dispositivos de contacto en donde se introduce una alimentación al dispositivo.

El Documento de Patente de Número WO 2007/089888 y el Documento de Patente de los EE.UU. de Número 5.972.171 abordan por separado un problema de arrastre, una condición donde el vapor ascendente procedente de una alimentación arrastra impurezas o contaminantes, mediante la alteración de la posición y de la disposición de las entradas de la alimentación. Además de esto introducen dispositivos anti-arrastre en el área de una entrada de alimentación que consisten en una o más placas en serie, dispuestas en una forma radial similar al de un ventilador parado y con un conducto posicionado en el centro de las placas radiales. El propósito de estos dispositivos, a diferencia de la presente invención, es que las placas están dispuestas sustancialmente planas a la entrada de alimentación de modo que la alimentación fluye a lo largo de la superficie de la placa para producir una corriente de vapor más pura.

La publicación del Documento de Patente de los EE.UU. de Número US 2007/251384 describe un distribuidor de vapor de múltiples fases que distribuye una corriente de vapor aproximadamente en la periferia interior de una columna.

La presente invención mejora en relación a la técnica anterior en al menos en razones como que el dispositivo de distribución de la alimentación, por si mismo, crea una distribución del flujo de alimentación resultante dentro de la sección de entrada de la columna lo que no requiere que se reorganicen las entradas de alimentación, crea una caída mínima de la presión y se simplifica sustancialmente el diseño de modo que la dinámica del flujo de la alimentación del sistema se puede calcular y modelizar fácilmente.

Compendio de la invención Un objeto de la presente invención es facilitar la distribución de la alimentación, a medida que se introduce a una columna con un dispositivo de contacto.

El objetivo se consigue proporcionando una sección de columna con un dispositivo de distribución de la alimentación como se describe y reivindica en el presente documento.

Más específicamente, es un objetivo proporcionar un dispositivo de distribución de la alimentación que se pueda usar para distribuir la porción del gas o del vapor de la alimentación de una manera más uniforme a lo largo del área de la sección transversal de una sección de separación situada por encima de la posición de la alimentación en comparación con la distribución sin un dispositivo de distribución de la alimentación. Un objeto adicional es, solo o en combinación con la distribución de la alimentación de una manera más uniforme, usar el dispositivo de distribución de la alimentación para reducir la magnitud máxima de la velocidad local de al menos una porción de la alimentación a medida que ésta se introduce a la sección de separación situada por encima de la posición de la alimentación.

Un objeto adicional de la invención es proporcionar una solución para la distribución de la alimentación sin causar una caída significativa de la presión en el sistema.

Los objetos anteriormente mencionados se consiguen mediante la disposición de al menos una serie de placas, con espacios vacíos entre ellas, conocidas como un dispositivo de distribución de la alimentación sustancialmente en frente de una o más entradas de alimentación. La serie de placas que se dispone en tal posición y formación es para alterar de forma suficiente el flujo de la alimentación de entrada de manera que éste se distribuya de manera más uniforme a lo largo del área de la sección transversal de la sección de separación situada por encima de la posición de la alimentación, y para que se reduzca la velocidad local máxima del flujo de la alimentación que entra en la sección de separación.

Una sección de una columna para la separación de un producto de alimentación en sus componentes según la invención comprende al menos una entrada de alimentación a una parte interior de la sección de la columna y al menos un dispositivo de distribución de la alimentación posicionado sustancialmente en frente de al menos una entrada de alimentación. Las dimensiones del dispositivo de distribución de la alimentación preferidas son tales que la dimensión vertical de cada placa es al menos la de la dimensión vertical de la entrada de la alimentación y la dimensión horizontal de la serie de placas y espacios vacíos entre las placas es al menos la de la dimensión horizontal de la entrada de la alimentación. Sin embargo, la dimensión vertical de cada placa no tiene que ser al menos la de la dimensión vertical de la entrada de la alimentación siempre que la dimensión vertical sea suficiente para lograr los objetivos del diseño. Lo mismo se aplica a la dimensión horizontal de la serie de placas y de espacios vacíos.

Durante la operación, las placas del al menos único dispositivo de distribución de la alimentación desvían al menos una parte de un flujo de alimentación introducido a la sección procedente de dicha primera entrada de alimentación desde su dirección original definida por dicha... [Seguir leyendo]

1. Una sección de una columna de contacto, comprendiendo la sección;

- al menos una entrada de alimentación a una porción interior de dicha sección de la columna;

- al menos un dispositivo de distribución de la alimentación posicionado en dicha porción interior de la columna, -estando formado cada dispositivo de distribución de la alimentación por una pluralidad de placas con espacios vacíos entre ellas, y -un primer dispositivo de distribución de la alimentación que está dispuesto sustancialmente en frente de al menos una primera entrada de alimentación, en donde las placas de cada uno de los dispositivos de distribución de la alimentación tienen dimensiones suficientes para dispersar de forma uniforme la alimentación a través de la sección y están dispuestas en una formación elegida entre el grupo siguiente: línea recta, línea escalonada, y V.

2. Una sección según la reivindicación 1, en donde uno o más de los segundos dispositivos de distribución de la alimentación están separados, y dispuestos en paralelo o concéntricos, al primer dispositivo de distribución de la alimentación en una serie de tales dispositivos.

3. Una sección según la reivindicación 2, en donde las placas de uno o más de los segundos dispositivos de distribución de la alimentación, en serie con el primer dispositivo de distribución de la alimentación, están dispuestas al menos parcialmente en línea con los espacios vacíos del primer dispositivo de distribución de la alimentación.

4. Una sección según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde existe una sección de separación situada por encima y/o por debajo del único o más dispositivos de distribución de la alimentación.

5. Una sección según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde la primera entrada de alimentación está separada de cada dispositivo de distribución de la alimentación.

6. Una sección según la reivindicación 4, en donde la sección de separación es una de una sección para la operación de separación, destilación, transferencia de calor, extracción, lavado o absorción.

7. Una sección según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde la sección tiene dos entradas de la alimentación separadas por, o por menos de, 180 grados, y el al menos un dispositivo de distribución de la alimentación está dispuesto en una formación, y con suficiente dimensión horizontal para estar sustancialmente en frente de ambas entradas de la alimentación.

8. Una sección según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde las placas del al menos un dispositivo de distribución de la alimentación están dispuestas para desviar al menos una parte de un flujo de alimentación introducido en la sección de dicha primera entrada de alimentación desde su dirección original definida por dicha entrada de alimentación, a una dirección sustancialmente normal a la dirección original y sustancialmente paralela a las paredes de la columna.

9. Una sección según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde la sección se usa en una de una columna de destilación, una columna de destilación a vacío, una columna de arrastre de vapor, una columna de absorción, una columna de extracción, una columna de lavado o en una columna que sea una combinación de las mismas.

10. Una sección según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde la sección se usa en una columna en la que la alimentación es una alimentación de vaporización instantánea, y las placas del al menos un dispositivo de distribución de la alimentación están dispuestas para reducir la magnitud de la velocidad local de al menos una porción de la alimentación de vaporización instantánea que entra en la separación sección situada por encima de la entrada de alimentación.

11. Una sección según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde el dispositivo de distribución de la alimentación se dispone sustancialmente en frente de la primera entrada de alimentación en una manera tal que la alimentación se encontrará con al menos una parte del dispositivo de distribución de la alimentación en una posición más cerca de la entrada de alimentación que el centro de la sección de la columna.

12. Un método de operar una columna de contacto, teniendo la columna de contacto paredes, al menos una sección de separación y al menos una entrada de alimentación a una sección de dicha columna, comprendiendo el método las etapas de;

- Introducir un flujo de alimentación a la sección de la columna a través de una entrada de alimentación; y

- usar un dispositivo de distribución de la alimentación para hacer que una parte del flujo de alimentación contacte con al menos el único dispositivo de distribución de la alimentación para desviarlo, caracterizado por -usar un dispositivo de distribución compuesto por una pluralidad de placas con espacios vacíos entre ellas orientado de tal manera que las placas son capaces de desviar al flujo de la alimentación en una dirección sustancialmente paralela a la de las paredes de la columna y causar una alimentación distribuida sustancialmente uniforme a lo largo de la superficie de una sección de separación situada por encima de la sección de la columna que contiene dicha entra de alimentación, en donde las placas de cada uno de los dispositivos de distribución de la alimentación tienen dimensión suficiente para dispersar la alimentación de forma uniforme a través de la sección y se disponen en una formación elegida del siguiente grupo: línea recta, línea escalonada, y V.

13. Un método según la reivindicación 12, en donde el dispositivo de distribución de la alimentación es un dispositivo de distribución de la alimentación de cualquiera de las reivindicaciones 1-11.