MXPA00001050A - Distribuidor de líquido - Google Patents

Abstract

La presente invención se refiere a un sistema distribuidor de líquido que comprende un conducto que tiene una pluralidad de aberturas de distribución de líquido y, unidos directamente a una pared del conducto, una pluralidad de tubos conductores cada uno adaptado para recibir un flujo de líquido que sale del conducto a través de aberturas alineadas verticalmente y lo descarga directamente en una placa esparcidora angular localizada por lo menos parcialmente debajo del conducto e inclinada en unángulo abajo con respecto al horizontal que no es mayor a 75ºde manera que el líquido que sale de un conducto se expanda en un flujo relativamente delgado.

Description

MBUIDOR PE LIQUIDO ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Esta invención se refiere a estructuras internas, que con frecuencia se conocen como "distribuidores de líquidos", que se utilizan en recipientes empleados en plantas químicas y refinerías de petróleo para transferencia en masa y aplicaciones de transferencia de calor tales como destilación, fraccionamiento, absorción, depuración, contacto, separación y amortiguamiento. En dichas torres se hace que el líquido típicamente fluya hacia abajo de la torre para ponerse en contacto con vapores que fluyen contracorriente hasta la torre. Esta torre de contacto con frecuencia puede tener una pluralidad de segmentos, cada uno puede comprender un sistema distribuidor y de empaque, localizados secuencialmente en la misma torre. Con frecuencia es útil que el flujo de líquido en dichos segmentos se encuentre en forma de película delgada para aumentar al máximo el grado y tiempo de contacto con el líquido. Esto puede lograrse, por ejemplo, siempre que los segmentos comprendan elementos de empaque aleatorios o estructurados en donde las corrientes de líquido que salen del distribuidor pasen en forma de película delgada. Otros métodos para provocar el contacto, son conocidos en la técnica. Todos estos métodos dan como resultado que el líquido llegue a la parte inferior del segmento de la torre que contiene dichas estructuras de contacto donde necesita raojílectarse. Típicamente esto se hace mediante una serie de dispositivos recolectores que posteriormente canalizan el líquido a los conductos distribuidores donde pasará nuevamente abajo del siguiente segmento inferior de la torre de transferencia de masa. Las estructuras de distribución similares se localizan en la parte superior de las torres en el punto en donde se introduce líquido. En cada caso es importante que el líquido se distribuya de igual manera a través de la sección transversal de la torre para aumentar al máximo el potencial de contacto de vapor/líquido que se creó mediante los elementos de empaque y para evitar tratamiento desigual de líquido y/o vapor que pasa a través del dispositivo. Hasta este punto las estructuras de distribución generalmente comprenden conductos distribuidores, tales como canales, conductos derivados de alimentación, que tienen aberturas en las paredes a través de las cuales un flujo de líquido puede dirigirse a los niveles superiores del empaque. Obviamente será posible multiplicar el número de aberturas en las paredes de los canales derivados para mejorar el desarrollo de una humidificación completa y expedita de los elementos de empaque en una forma totalmente uniforme. Sin embargo, esto significaría que las aberturas necesitarían ser relativamente pequeñas para asegurar que cada una reciba una cantidad igual de líquido para la distribución. Infortunadamente, los agujeros pequeños están más propensos a obstruirse por impurezas sólidas en el flujo de líquido y esto da como resultado un flujo desigual el cual tiene que evitarse.

Se sabe que j¡ tiene que atacar este problema al utilizar relativamente menos agujeros c sßa más grandes y utilizar dispositivos para expandir el flujo a partir de cada agujero de manera que alcance el empaque como una pluralidad de gotas. Esto se hace al poner en contacto el flujo del 5 líquido que sale horizontalmente de cada abertura con una superficie vertical que expande el flujo y termina en una pluralidad de bordes o puntos de escurrimiento que hacen contacto con las superficies superiores del empaque. Los dispositivos adecuados se describen, por ejemplo, en las patentes de E.U.A. 4,264,538; 4,816,191 ; y 4,855,089. Dichos dispositivos típicamente colocan una placa esparcidora en forma opuesta a la abertura en la pared de conducto de manera que el líquido que sale choque con la placa y se expanda en un flujo relativamente delgado que posteriormente pase a los bordes o proyecciones de escurrimiento. Este método puede tener desventajas ya que la ubicación de la placa necesariamente limita la proximidad de los conductos adyacentes. Además una abertura parcialmente bloqueada puede reducir el flujo hasta el punto de que el flujo de líquido no pueda alcanzar la placa. También si el flujo es particularmente fuerte, la posición de la placa tiene que ajustarse para evitar derrames o protecciones provistas para asegurar que el flujo se canalice en la dirección deseada. 20 En el documento EP 0 501 615 A2 el líquido que fluye a partir de las aberturas en el lado de un canal se canaliza abajo de un tubo hacia una placa esparcidora, cuadrada, horizontal unida mediante paredes verticales que tienen * -SHßfiS-ií**' * 5* «--> agujeres de descarga en las esquinas. Esto divide el flujo del orificio del canal en cuatro flujos más pequeños. En otro dispositivo vendido comercialmente por Hydronyl Ltd en el Reino Unido a principios de la década de los 70, un flujo de líquido se distribuyó mediante conductos cerrados con una pluralidad de aberturas en los extremos opuestos de un diámetro horizontal o conjunto de cuerdas a una profundidad apropiada. El líquido en el conducto salió a través de los agujeros y se encuentran en contacto con una placa esparcidora de lámina de metal vertical con una porción inferior que condujo a la película de líquido formada sobre la placa a una placa perforada vertical directamente debajo de la tubería de manera que líquido corrió hacia abajo en ambos lados de la placa perforada. Posteriormente, en una forma preferida, la placa perforada vertical se puso en contacto con una placa perforada vertical similar colocada en ángulos rectos a la primera. Esto sirvió para expandir una porción de líquido en ángulos rectos al resto del flujo y de este modo mejorar la uniformidad de distribución a través del empaque al cual se alimentó finalmente el líquido de circulación descendente. Esta disposición trabajó bien pero se sometió a muchos de los problemas que se discutieron anteriormente. En otro sistema de la técnica anterior el conducto tiene la forma de una plataforma provista con tuberías verticales a través de las cuales puede fluir el gas en forma ascendente y una pluralidad de agujeros a través de los cuales puede pasar el líquido de circulación descendente. Esto elimina el problema de espacio pero suministra el líquido en corrientes en vez de ser partir de puntos de * escurrimiento que son más .estivos para promover flujo uniforme a través del sistema. La presente invención provee una alternativa novedosa y útil a dichos dispositivos. Tiene la ventaja de permitir el uso de agujeros relativamente grandes que pueden reducir al mínimo el bloqueo mientras que al mismo tiempo permiten una distribución muy amplia y similar del flujo bajo una escala amplia de condiciones de flujo.

DESCRIPCIÓN GENERAL DE LA INVENCIÓN 10 La presente invención provee un sistema distribuidor de líquido que comprende un conducto de distribución de líquido que tiene una pluralidad de aberturas para distribución de líquido y, unido directamente al conducto, un tubo conductor adaptado para recibir un flujo de líquido que sale del conducto a través de la abertura y lo conduce a una placa esparcidora, localizada por lo menos parcialmente abajo del nivel del conducto, que está inclinado en un ángulo con respecto al horizontal que es 75° o menor. La placa esparcidora está preferiblemente a un ángulo de alrededor de 70° a 10°, y muy preferiblemente de 60° a 40°, con respecto al horizontal. El grado de inclinación con respecto al horizontal está determinado en gran parte por la velocidad de flujo y por lo tanto el grado al cual puede expandirse antes de alcanzar los puntos de escurrimiento. Claramente es conveniente la expansión máxima y con frecuencia esto significa ángulo inferior de inclinación con respecto al horizontal dentro cFl^rango anterior. El dispositivo de distribución de líquido que forma parte de esta invención se describe como un "conducto" y se tiene que entender que este término incluye cualquier medio para suministrar un flujo de líquido a una serie de aberturas en el cuerpo del conducto. Este puede tener la forma de un canal abierto o tubería cerrada de cualquier sección transversal deseada, siempre que cumpla la función de distribuir el líquido que fluye en él, por medio de las aberturas que se mencionaron anteriormente. El conducto también puede tener la forma de un distribuidor de plataforma donde un líquido fluye a través de la plataforma y sale a través de las aberturas en realidad en el piso de la plataforma. En este caso el "tubo conductor" está provisto por el pasaje a través del espesor de la plataforma por sí misma. En algunos casos es conveniente, siempre que la superficie de la placa esparcidora se texturice, que se reduzca el flujo y ayuda en la expansión. Puede utilizarse una placa que se extiende la longitud de conducto para manejar el líquido que sale de todos los tubos conductores relacionados con un conducto. Alternativamente, pero con frecuencia menos deseable, cada tubo conductor puede tener su propia placa esparcidora individual. Donde están provistas dichas placas esparcidoras individuales cada placa preferiblemente tiene forma de abanico para acomodar la expansión del líquido que fluye sobre ella. Donde la velocidad del flujo de líquido es relativamente baja, es decir 0.12 m3 por minuto por m2, y particularmente por debajo de 0.08 m3 por minuto por m2, se prefiere que la placa esparcidora termine en un borde donde se prefiere que el borde se reemplace mediante un número de puntos e escurrimiento que suministren el líquido en forma controlada al empaque 5 localizado más abajo. Con frecuencia se prefiere una placa esparcidora que termine en un elemento de extensión vertical que tenga un borde de escurrimiento o puntos de escurrimientos en la extremidad inferior. Este elemento de extensión vertical también puede estar perforado para permitir que el líquido pase e través de su superficie también para pasar a través del espesor de la placa. Los puntos de escurrimiento pueden estar provistos en dicha placa perforada siempre que el borde del fondo pase a través de una multiplicidad de dichas perforaciones. Los puntos de escurrimiento también pueden estar provistos mediante extensiones de proyecciones a partir del borde inferior del elemento. Esta disposición tiene la ventaja potencial de expandir el líquido en una banda más gruesa que la anchura de la placa por sí misma al deformar las proyecciones fuera del plano de la placa. Sin embargo, las estructuras mencionadas anteriormente son menos efectivas mientras que la velocidad del flujo excede 0.12 m3 por minuto por m2, y en dichos casos se prefiere que la placa esparcidora alimente al líquido en un canal colector que tenga una pluralidad de medios de distribución de líquido tales como agujeros, ranuras, vertederos, hendiduras u otras aberturas. El canal colector preferiblemente comprende paredes de contención opuestas unidas mediante un elemento inferior y los medios de distribución de líquidos preferiblemente están provistos a lo largo de la porción inferior de por lo menos una de las paredes. Este tiene el efecto de asegurar una velocidad de flujo uniforme a través de todos los medios en el canal colector aún cuando se exceda la capacidad total de la disposición del tubo conductor/placa esparcidora para operación eficiente. El canal colector puede estar totalmente separado de la placa esparcidora y esto puede ser conveniente si el canal colector está instalado como un medio retroactivo para manejar requerimientos de capacidad incrementados. Sin embargo, cuando el sistema distribuidor de líquido se diseña desde el principio para sistemas de alta capacidad, es conveniente proveerlo de tal manera que la extensión vertical de la placa esparcidora forme una de las paredes del canal colector. El canal colector se monta en forma conveniente directamente abajo del conducto. Esto puede hacerse al proveer una extensión de una pared del canal colector que está unida directamente al conducto a lo largo de por lo menos una porción de su longitud. La placa esparcidora está provista preferiblemente con un vertedero en un punto intermedio entre el punto en el cual el flujo de líquido hace contacto con la placa y la sección vertical, (cuando se provee, o de otra manera el extremo inferior de la placa), y en ángulos rectos hacia la línea directa formada mediante una continuación de la línea del tubo conductor a través de la placa esparcidora. La función del vertedero es interrumpir el flujo a través de la placa esparcidora y mejorar el efecto de expansión. La altura del vertedero puede ser constante a través de la placa esparcidora pero con frecuencia es conveniente proveerla de tal manera que sea más alta a lo largo del cable de elevación de la placa esparcidora inclinada y la más pequeña en sus extremidades. De forma alternativa y con frecuencia se prefiere, que el vertedero puede ranurarse de manera que las porciones separadas de su longitud tengan altura reducida para permitir más líquido sobre su vertedero en ese punto. El vertedero puede extenderse a través de la anchura total de la placa esparcidora pero generalmente termina a poca distancia del borde de la placa esparcidora en ambos lados. El tubo conductor puede tener una forma convencional donde el lado del conducto provee una porción de la pared del tubo y un elemento adecuadamente configurado unido al lado del canal provee un tubo de sección transversal uniforme a partir de la abertura en la pared del conducto al punto de descarga en la placa esparcidora. Por lo tanto, esta sección transversal puede ser por ejemplo cuadrada, rectangular o básicamente circular con una porción de la circunferencia aplanada. Sin embargo, también puede tener una sección transversal no típica que defina dos o más canales dentro del tubo. Estos canales pueden, pero no necesitan, estar completamente separados pero deben ser preferiblemente, suficientemente diferentes para asegurar que el volumen del líquido suministrado a partir del extremo del tubo en la placa esparcidora no sea uniforme a través de la anchura del tubo. Dicho tubo puede tener, por ejemplo, una sección transversal más o menos en forma de "B". Este tiene la propiedad de iniciar la expansión al formar por lo menos un flujo parcialmente dividido en realidad dentro del tubo conductor. En uso, con frecuencia es conveniente hacer que el extremo inferior de la placa esparcidora o cualquier elemento de extensión vertical unido a la misma se fije a la parte superior del empaque para evitar movimiento relativo en respuesta a las diferencias y variaciones de presión. Al dispositivo de anclaje comúnmente se le llama "barra de sujeción" y puede tomar cualquier forma funcional que se desee.

DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS La figura 1 muestra una sección transversal diagramática de un sistema de canal de conformidad con la invención. Las figuras 2A y 2B muestran dos configuraciones alternativas del tubo conductor en sección transversal. La figura 3 muestra una vista lateral de un sistema de canal de conformidad con la invención con un tubo de canal tal como se muestra en la figura 2B. La figura 4 muestra una vista en perspectiva, que es en parte sección en corte transversal, de una configuración alternativa que incluye un canal conector.

La figura 5 es una sección transversal diagramática que muestra una variación de la modalidad que se mostró en la figura 4 en donde la extensión vertical de la placa esparcidora provee una pared del canal colector.

DESCRIPCIÓN DE LAS MODALIDADES PREFERIDAS La invención se describe ahora con referencia en particular a los dibujos que pretenden ¡lustrar la invención pero no implican necesariamente limitación alguna en el alcance de la misma. En la figura 1 un canal del conducto con una sección transversal rectangular está provisto con dos aberturas de salida 2, y 3. La abertura más alta, 2, sólo se utiliza en situaciones de sobreflujo o si las aberturas inferiores se obstruyen. La abertura inferior es el vehículo principal por medio del cual se distribuye el líquido en el canal. Las aberturas que se muestran son circulares pero de hecho puede adoptarse cualquier configuración adecuada. Con frecuencia se prefieren las aberturas en forma de gota ya que son menos propensas a bloquearse. El canal tendrá típicamente muchos agujeros pero sólo se muestran dos en esta figura para simplificar. En uso el líquido que sale del canal a través de los agujeros y pasa dentro tubo conductor, 4, a partir del cual se descarga en una placa esparcidora inclinada, 5, donde se expande mientras fluye hacia abajo en la placa hasta que alcanza un vertedero, 6, que además mejora la expansión. El líquido de circulación descendente posteriormente se pone en contacto con un elemento de extensión vertical, 7, que preferiblemente se texturiza o incluso tiene aberturas. El elemento de extensión se fija a las estructuras de empaque, 8, por medio de una barra de sujeción, 9. El extremo inferior del elemento de extensión, 7, puede estar provisto con una pluralidad de puntos de escurrimiento por los que el líquido que circula en forma descendente puede distribuirse al empaque. La figura 2A muestra el diseño del tubo conductor que se utilizó en la figura 1 en sección transversal. Como se puede observar el tubo, 4, está formado por un elemento arqueado que está unido al lado del canal, 1 , sobre la abertura, 2. La figura 2B muestra el diseño del tubo conductor que se utilizó en la figura 3. Este tubo tiene la sección transversal en forma de "B" que permite que el líquido fluya para fijarse en dos flujos mientras sale de la abertura en el canal. En la figura 3 el tubo conductor, 4, tiene una sección transversal en forma de "B". El líquido que pasa a través del tubo conductor en contacto con la placa esparcidora inclinada, 5, se expande y hace contacto con un vertedero ranurado, 6. En otros aspectos la estructura es muy similar a la que se ilustró en la figura 1. En la figura 4 se ilustra un diseño que tiene el propósito de utilizarse con velocidades de flujo más elevadas. El conducto, las aberturas, el tubo conductor y la placa esparcidora son como se muestran en las figuras anteriores, pero en este caso la placa esparcidora se alimenta en un canal colector 10, provisto con agujeros, 11 , a lo largo de la porción inferior de por lo menos una de las paredes. Como se indicó anteriormente estos agujeros pueden reemplazarse o suplirse con ranuras, vertederos y/o hendiduras. El canal colector se une al conducto mediante una extensión de soporte, 12, en una de las paredes del canal. La figura 5 muestra un bosquejo diagramático de una variación en la modalidad que se muestra en la figura 4 en la que la placa esparcidora tiene una extensión vertical, 13, que provee una de las paredes del canal colector. Pueden hacerse muchas variaciones en las estructuras que se describieron anteriormente sin apartarse de la estructura esencial de la presente invención. Por ejemplo es posible reemplazar los tubos conductores que se muestran en los dibujos con un tubo separado unido sobre la abertura en el lado del conducto. Se prefiere que el diámetro del tubo sea sustancialmente más grande que la abertura para asegurar que el flujo permanezca libre en vez de comprimido. Es posible otra variación en la forma de sección transversal del conducto. En los dibujos la sección transversal es rectangular pero no existe requerimiento alguno que haga otras secciones transversales, tales como redondas o en forma de V, inadecuadas. También pueden ser abiertas o cerradas.

Claims (10)

- Í NOVEDAD DE LA1NVENCIÓN REIVINDICACIONES

1.- Un sistema distribuidor de líquido que comprende un conducto que tiene una pluralidad de aberturas de distribución de líquido y, unidos directamente a una pared del conducto, una pluralidad de tubos conductores cada uno adaptado para recibir un flujo de líquido que sale del conducto a través de aberturas alineadas verticalmente y lo descarga directamente en una placa esparcidora angular localizada por lo menos parcialmente debajo del conducto e inclinada en un ángulo abajo con respecto al horizontal que no es mayor a 75° de manera que el líquido que sale de un conducto se expanda en un flujo relativamente delgado.

2.- El sistema de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque la placa esparcidora está inclinada en un ángulo de 10 a 70° con respecto al horizontal.

3.- El sistema de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque la placa esparcidora está provista con un vertedero.

4.- El sistema de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque la placa esparcidora está provista con un elemento de extensión vertical que se extiende hacia abajo. !&?tf$&i!!?lte!¿Qili??M*? tÍbl S»?Bßí?«a*<í*s ^

5.- El sistema de conformidad con la reivindicación 4, caracterizado además porque la extensión vertical de la placa esparcidora termina en una pluralidad de proyecciones de escurrimiento.

6.- El sistema de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado 5 además porque la placa esparcidora termina en una pluralidad de proyecciones de escurrimiento.

7.- El sistema de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque la placa esparcidora termina en un borde inferior localizado arriba de un canal colector que comprende paredes de contención provistas con una 10 pluralidad de agujeros de distribución en por lo menos una de las paredes de contención.

8.- El sistema de conformidad con la reivindicación 4, caracterizado además porque la extensión vertical de la placa esparcidora provee una pared de contención de un canal colector provista con una pluralidad de medios de 15 distribución en por lo menos una pared de contención del canal colector.

9.- El sistema de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque el tubo conductor tiene una sección transversal que define por lo menos dos canales interiores dentro del tubo.

10.- El sistema de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado 20 además porque el tubo conductor está unido al lado del conducto.