BRPI1008753B1 - coluna de destilação com parede divisória - Google Patents
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Abstract
coluna de destilação com parede divisória a presente invenção refere-se a uma coluna de destilação com parede divisória, mais especificamente a uma coluna de destilação com parede divisória incluindo uma coluna principal com paredes divisórias, onde a coluna principal compreende um meio de equalização de pressão para equalizar a pressão entre uma seção divisória preliminar e uma seção divisória principal divididas pela parede divisória. a coluna de destilação com parede divisória da presente invenção possibilita operação mais fácil devido à queda de pressão uniforme entre duas seções ao redor da parede divisória.
Description
“COLUNA DE DESTILAÇÃO COM PAREDE DIVISÓRIA” Referência a pedido relacionado.
[0001] Este pedido reivindica a prioridade para, e o benefício dos pedidos de patente coreanos 10-2009-0011311, solicitado aos 12 de fevereiro de 2009, e 10-2010-0013107, solicitado aos 12 de fevereiro de 2010 no Korean Intellectual Property Office (KIPO), cujos relatórios são aqui incorporados em sua totalidade, pela referência.
Fundamentos
1. Campo da invenção [0002] A presente invenção refere-se a uma coluna de destilação com parede divisória, e mais particularmente, a uma coluna de destilação com parede divisória incluindo uma coluna principal tendo uma parede divisória, onde a coluna principal inclui uma unidade de equalização de pressão para equalização de pressão entre uma seção divisória preliminar e uma seção divisória principal, que são separadas pela parede divisória. Discussão da técnica relacionada [0003] Geralmente, os vários materiais de fonte, como óleo cru, apresentam, frequentemente, uma mistura de numerosos produtos químicos. Consequentemente, os próprios materiais de fonte dificilmente são usados nas indústrias, mas são separados, geralmente, nos respectivos compostos, que são usados nestas indústrias. Um processo de destilação é representativo de processos químicos para separar uma mistura.
[0004] Em geral, o processo de destilação serve para separar a mistura em dois componentes: um componente de ponto de ebulição alto e um componente do ponto de ebulição baixo. Consequentemente, são usadas colunas de destilação cujo número (n-1) é menor do que o número (n) de componentes na mistura a ser separados menos 1. Ou seja, um processo para separar uma mistura com três componentes tem usado, principalmente,
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2/19 uma estrutura na qual duas colunas de destilação são operadas continuamente no campo das indústrias de destilação convencionais.
[0005] Um processo de destilação convencional para separar uma mistura com três componentes é mostrado na FIG. 1.
[0006] O processo de destilação convencional usa um sistema com duas colunas no qual um componente de ponto de ebulição mais baixo (D) é separado em uma primeira coluna 11, e um componente de ponto de ebulição médio (S) e um componente do ponto de ebulição alto (B) são separados em uma segunda coluna 21. Neste caso, o componente de ponto de ebulição médio (S) pode ser, geralmente, remisturado em uma seção inferior da primeira coluna.
[0007] O processo de destilação convencional descrito acima pode controlar, facilmente, uma composição de um produto. Entretanto, uma vez que o componente de ponto de ebulição médio é remisturado na primeira coluna, uma eficiência termodinâmica na coluna de destilação é degradada, tendo por resultado consumo desnecessário de energia.
[0008] A fim de resolver estes problemas, muita pesquisa sobre uma nova estrutura de destilação tem sido conduzida. Um exemplo representativo para melhorar a eficiência de separação usando uma estrutura acoplada termalmente pode ser uma estrutura de uma coluna de destilação Petlyuk, como mostrado na FIG. 2. A coluna de destilação Petlyuk é arranjada em uma estrutura na qual um separador preliminar 12 e um separador principal 22 são acoplados termalmente. Consequentemente, um componente de ponto de ebulição baixo e um componente de ponto de ebulição alto são separados primariamente no separador preliminar e, em seguida, escoam para um prato de alimentação do separador principal através de uma porção de topo de coluna e de uma porção de base de coluna do separador preliminar.
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Em seguida, os componentes de ponto de ebulição baixo, de ponto de ebulição médio, e de ponto de ebulição alto são separados no separador principal. Esta estrutura tem eficiência de energia alta, uma vez que uma curva da destilação na coluna de destilação Petlyuk é similar a uma curva de destilação de equilíbrio. Entretanto, o projeto e a operação de um processo não são fáceis, e o equilíbrio da pressão na coluna de destilação é particularmente difícil de ajustar.
[0009] A fim de resolver os problemas relacionados à coluna de destilação Petlyuk, tem sido proposta uma coluna de destilação com parede divisória (DWC). Um aspecto termodinâmico da DWC é similar àquele da coluna de destilação Petlyuk, mas um aspecto estrutural é diferente daquele da coluna de destilação Petlyuk devido ao fato de uma parede divisória ser instalada em uma coluna de destilação para integrar o separador preliminar da coluna de destilação Petlyuk no separador principal. Tal estrutura é altamente vantajosa devido ao fato das operações serem executadas facilmente, uma vez que os problemas relacionados ao equilíbrio entre o separador preliminar da coluna de destilação Petlyuk e o separador principal são resolvidos naturalmente e, desse modo, as operações são simples e os custos de investimento também podem ser significativamente reduzidos uma vez que dois tipos de colunas de destilação são integrados em um. SUMÁRIO DA INVENÇÃO [0010] A coluna de destilação com parede divisória é configurada desejavelmente de modo que duas seções divisórias, separadas por uma parede divisória, sejam mantidas em uma relação de divisão de líquido de 1:1 em um aspecto de facilidade na operação.
[0011] Entretanto, ao contrário da teoria, quando uma coluna de destilação é operada na prática, é difícil manter uma relação de divisão de líquido de 1: 1. Ou seja, quando um líquido é alimentado a uma
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4/19 porção superior da coluna de destilação na mesma relação que a descrita na teoria, um volume total de líquido é aumentado, uma vez que o líquido alimentado é mutuamente agregado a um volume de uma alimentação em uma seção da seção apropriada da seção divisória preliminar, enquanto um volume total de líquido é reduzido, uma vez que os produtos são extraídos de uma corrente lateral em uma seção apropriada da seção divisória principal. Em outras palavras, a diferença na vazão entre a seção divisória preliminar e a seção divisória principal ocorre em um aspecto hidráulico de líquido, resultando na diferença na queda de pressão entre um interior da seção divisória preliminar e um interior da seção divisória principal.
[0012] Por conseguinte, ao contrário da teoria, as operações não podem ser executadas em uma relação desejada de divisão de vapor. Neste caso, um gás flui em uma seção divisória tendo uma queda de pressão relativamente baixa. A fim de resolver este problema em um aspecto hidráulico, uma parede divisória pode ser instalada em uma porção lateral, em vez de no centro, mas seus projeto e instalação são difíceis.
[0013] Consequentemente, a presente invenção é dirigida para prover uma coluna de destilação com parede divisória capaz de facilitar fluxos de líquido/gás para permitir operações mais fáceis mantendo a queda de pressão uniforme entre a seção divisória preliminar e a seção divisória principal.
[0014] Em um aspecto, uma coluna de destilação com parede divisória incluindo uma coluna principal tendo uma parede divisória. Aqui, a coluna principal inclui uma unidade de equalização de pressão para a equalização de pressão entre uma seção divisória preliminar e uma seção divisória principal, que são separadas pela parede divisória.
[0015] Além disso, a unidade de equalização de pressão pode ser pelo menos uma de uma bandeja coletora para regular a queda de
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5/19 pressão, e uma parede divisória separada de uma bandeja de prato mais inferior de uma zona de topo de coluna.
[0016] Além disso, a bandeja coletora para regular a queda de pressão pode ser provida em pelo menos uma de uma zona de efluxo superior e de uma zona de base de coluna, ou pelo menos uma da prato mais inferior da zona de efluxo superior e do prato mais superior da zona de base de coluna.
[0017] Adicionalmente, a bandeja coletora para regular a queda de pressão pode incluir um bocal que tem um tamanho de 10 a 30mm.
[0018] Além disso, a bandeja coletora pata regular a queda de pressão pode ter uma área elevada em uma faixa de 10 a 30% de uma área de seção da bandeja coletora.
[0019] Além disso, um espaçamento da parede divisória pode ficar na faixa de 10 a 90% e, preferivelmente, de 30 a 60% de uma distância entre a bandeja de prato mais inferior da zona de topo de coluna e um interior de coluna próximo à bandeja de prato mais inferior.
[0020] Adicionalmente, a diferença total na queda de pressão entre a seção divisória preliminar e a seção divisória principal pode ser de 1mmHg ou menor.
[0021] Além disso, um fluido pode ser distribuído uniformemente para a seção divisória preliminar e seção divisória principal. Descrição resumida dos desenhos [0022] Os objetivos acima, e outros objetivos, características e vantagens da presente invenção serão evidentes àqueles experientes na técnica da descrição em detalhe de modos de realização exemplificativos da mesma, com referência aos desenhos anexos, nos quais:
[0023] A FIG. 1 é uma vista esquemática de um processo de destilação convencional para separar uma mistura com três componentes.
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6/19 [0024] A FIG. 2 é uma vista esquemática que mostra uma estrutura de uma coluna de destilação Petlyuk.
[0025] A FIG. 3 é uma vista esquemática que mostra uma estrutura de uma coluna de destilação com parede divisória de acordo com a presente invenção.
[0026] A FIG. 4 é uma vista esquemática que mostra uma coluna de destilação com parede divisória descrita no Exemplo Comparativo
1.
[0027] A FIG. 5 é uma vista esquemática que mostra uma coluna de destilação com parede divisória descrita no Exemplo 1.
DESCRIÇÃO DETALHADA DE MODOS DE REALIZAÇÃO EXEMPLIFICATIVOS [0028] Em seguida, modos de realização exemplificativos da presente invenção serão descritos em detalhe.
[0029] A presente invenção provê uma coluna de destilação com parede divisória incluindo uma coluna principal tendo uma parede divisória. Aqui, a coluna principal inclui uma unidade de equalização de pressão para a equalização de pressão entre uma seção divisória preliminar e uma seção divisória principal, que são separadas pela parede divisória.
[0030] De acordo com a presente invenção, o termo equalização de pressão refere-se a uma equalização de pressão substancial em vez de uma equalização de pressão que tenha um valor numérico exato. O termo equalização de pressão substancial significa que uma diferença na pressão entre as seções divisórias não afeta um fluxo de processo e, preferivelmente, significa que uma diferença na queda de pressão entre seções divisórias é de 1mmHg ou menor.
[0031] Uma estrutura esquemática de uma coluna de destilação com parede divisória, de acordo com um modo de realização da
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7/19 presente invenção, é mostrada na FIG. 3, e uma estrutura de uma coluna principal, de acordo com um modo de realização da presente invenção, é mostrada na FIG. 5. Em seguida, a presente invenção será descrita com referência a modos de realização exemplificativos.
[0032] A coluna de destilação, de acordo com um modo de realização da presente invenção, pode incluir um condensador 31 e/ou um refervedor 41, além da coluna principal.
[0033] O condensador serve para condensar uma mistura em um estado gasoso removendo a mistura de calor de evaporação. Aqui, um condensador usado em um sistema de engenharia química convencional pode ser usado sem limitação.
[0034] O refervedor serve para vaporizar uma mistura em um estado líquido ao prover o calor de evaporação à mistura. Aqui, um refervedor usado em um sistema de engenharia química convencional pode ser usado sem limitação.
[0035] A coluna principal 1 pode ser dividida principalmente em 6 seções.
[0036] A zona de topo de coluna 100 refere-se a uma região superior da coluna principal na qual uma parede divisória não é instalada.
[0037] Uma seção de alimentação superior 200 é uma das regiões separadas pela parede divisória, e uma sub-região arranjada acima de um corrente de um material de influxo (matéria prima).
[0038] Uma zona de efluxo superior 300 é uma das regiões separadas pela parede divisória, e uma sub-região arranjada acima de uma corrente de um material de efluxo.
[0039] Uma seção de alimentação inferior 400 é a outra das regiões separadas pela parede divisória, e uma sub-região arranjada sob uma
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8/19 corrente do material de influxo.
[0040] Uma zona de efluxo inferior 500 é a outra das regiões separadas pela parede divisória, e uma sub-região arranjada sob uma corrente do material de efluxo.
[0041] Uma zona de base de coluna 600 refere-se a uma seção inferior da coluna principal que não tem uma parede divisória.
[0042] Além disso, a coluna principal pode ser dividida principalmente em duas regiões.
[0043] A seção de alimentação superior e a seção de alimentação inferior podem, geralmente, ser referidas como uma seção divisória preliminar, uma vez que a seção de alimentação superior e a seção da alimentação inferior desempenham um papel similar ao do separador preliminar operado em um processo convencional (um processo contínuo usando uma série de duas colunas de destilação).
[0044] A zona de efluxo superior e a zona de efluxo inferior podem ser referidas, geralmente, como uma seção divisória principal, uma vez que a zona de efluxo superior e a zona de efluxo inferior funcionam como um separador principal operado em um processo convencional (um processo contínuo usando uma série de duas colunas de destilação).
[0045] De acordo com um modo de realização da presente invenção, a coluna principal que pode ser usada aqui é uma coluna de recheio que contém uma substância de empacotamento. A coluna de recheio inclui um prato poroso ou uma bandeja de suporte engradada fixada em um corpo de coluna, leitos de recheio formados sobre o prato poroso ou sobre a bandeja de suporte engradada e carregada com uma substância de empacotamento até uma altura apropriada, e um distribuidor de líquido arranjado, geralmente, entre os leitos de recheio. A substância de empacotamento é um sólido poroso tendo uma área de superfície, e uma operação de destilação sendo executada
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9/19 devido a um contato gás-líquido na leito de recheio. Exemplos da substância da empacotamento usada aqui incluem cerâmica, grafita, e metais.
[0046] De acordo com um modo de realização da presente invenção, a unidade de equalização de pressão para a equalização de pressão substancial entre a seção divisória preliminar e a seção divisória principal, que são divididas pela parede divisória, pode ser uma bandeja coletora para regular a queda de pressão, e/ou uma parede divisória separada de uma bandeja de prato mais inferior da zona de topo de coluna.
[0047] A bandeja coletora para regular a queda de pressão refere-se a uma bandeja coletora provida, adicionalmente, para a finalidade de regular a queda de pressão (uma bandeja coletora é, geralmente, um dispositivo bastante conhecido na técnica, que funciona para recolher um líquido de modo a distribui-lo para a finalidade de extração lateral), além da bandeja coletora usada para uma constituição de pratos calculados por um método de calcular um número de pratos teórico de um processo de destilação (de acordo com a presente invenção, um método convencional conhecido na técnica pode ser usado sem limitação como o método de calcular um número de pratos teórico de um processo de destilação).
[0048] De acordo com um modo de realização da presente invenção, a bandeja coletora para regular a queda de pressão pode ser provida na zona de efluxo superior. Uma vez que um prato de efluxo médio NR2 é arranjada sob a zona de efluxo superior, a zona de efluxo superior pode ter uma queda de pressão relativamente mais fraca do que a seção divisória preliminar. Ou seja, uma vez que um pequeno volume de líquido está presente no prato de efluxo média NR2, um nível da queda de pressão é menor.
[0049] Consequentemente, uma bandeja coletora adicional pode ser instalada nesta região para provocar uma queda de pressão adicional. Em particular, a bandeja coletora para regular a queda de pressão é provida
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10/19 em um prato mais inferior da zona de efluxo superior (ou seja, imediatamente acima do prato de efluxo média NR2), o que é preferido em um aspecto de predição e de regulação de um nível da queda de pressão.
[0050] De acordo com um modo de realização da presente invenção, a bandeja coletora para regular a queda de pressão pode ser provida na zona de base de coluna. Como mostrado na FIG. 3, a troca de material de componentes de gás entre a seção divisória preliminar e a seção divisória principal divididas pela parede divisória ocorre através da zona de base de coluna. Neste caso, a bandeja coletora para regular a queda de pressão pode ser instalada na zona de base de coluna para regular um nível da queda de pressão (ver FIG. 5). Em particular, a bandeja coletora para regular a queda de pressão é provida em um prato mais superior da coluna de base, o que é preferido em um aspecto de predição e de regulação de um nível de queda de pressão.
[0051 ] De acordo com um modo de realização da presente invenção, a bandeja coletora para regular a queda de pressão pode incluir um bocal tendo um tamanho de 10 a 30mm. Quando o tamanho do bocal for menor do que 10mm, uma queda de pressão é grandemente aumentada com um aumento na vazão, o que torna difícil distribuir uniformemente uma alimentação de líquido do distribuidor de líquido. Por outro lado, quando o tamanho do bocal exceder 30mm, o nível de líquido excede um nível apropriado, o que torna impossível regular uma pressão total.
[0052] De acordo com um modo de realização da presente invenção, a bandeja coletora para regular a queda de pressão pode ter uma área elevada em uma faixa de 10 a 30% de uma área de seção da bandeja coletora. Quando a área secional da bandeja coletora for menor do que 10%, uma queda de pressão é grandemente aumentada, enquanto que, quando a área secional da bandeja coletora exceder 30%, fica difícil regular uma
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11/19 pressão total devido à redução em uma queda de pressão.
[0053] Além disso, de acordo com um modo de realização da presente invenção, a parede divisória é caracterizada pelo fato de ser separada da bandeja de prato mais inferior da zona de topo de coluna. De modo geral, a parede divisória é dividida em uma seção divisória principal e em uma seção divisória preliminar que entra em contato com a bandeja de prato mais inferior da zona de topo de coluna. Neste caso, a troca de material entre a seção divisória preliminar e a seção divisória principal não é executada suavemente, o que não é preferido em um aspecto de equalização de pressão. Consequentemente, um modo de realização da presente invenção visa promover a equalização de pressão espaçando a bandeja de prato mais inferior da zona de topo de coluna e a parede divisória.
[0054] Em particular, de acordo com um modo de realização da presente invenção, um espaçamento da parede divisória pode ficar em uma faixa de 10 a 90% de uma distância (d) entre a bandeja de prato mais inferior da zona de topo de coluna e um interior de coluna próximo à bandeja de prato mais inferior. Aqui, o termo bandeja de prato mais inferior da zona de topo de coluna refere-se a uma bandeja coletora, um leito de recheio, um prato ou similar que constitui um prato mais inferior da zona de topo de coluna, e a coluna interna próxima à bandeja de prato mais inferior refere-se um leito de recheio (no caso da coluna de recheio) ou um prato (no caso de uma coluna de prateleira) arranjada imediatamente abaixo da bandeja de prato mais inferior da zona de topo de coluna. Por exemplo, na coluna de recheio, o espaçamento da parede divisória pode ficar em uma faixa de 10 a 90% de uma distância entre um prato mais inferior de um leito de recheio mais inferior e um prato mais superior de um leito de recheio arranjada imediatamente abaixo do prato mais inferior. Quando o afastamento da parede divisória for menor do que 10%, a parede divisória desempenha um papel
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12/19 pobre na equalização de pressão, enquanto que, quando o afastamento da parede divisória exceder 90%, é difícil manter um nível de líquido, e para controlar uma alimentação separada de refluxo na seção divisória preliminar e na seção divisória principal. Um afastamento mais preferido fica na faixa de 30 a 60%.
[0055] A coluna principal tem pelo menos um ponto de influxo e pelo menos três pontos de efluxo.
[0056] Uma matéria-prima (F) flui em um prato de influxo médio NR1 na qual a seção de alimentação superior e a seção de alimentação inferior da coluna principal entram em contato uma com a outra, um componente de ponto de ebulição baixo (D) flui para fora da zona de topo de coluna, um componente do ponto de ebulição alto (B) flui para fora da zona de base de coluna, e um componente do ponto de ebulição médio (S) flui para fora no prato de efluxo médio NR2, na qual a zona de efluxo superior e a zona de efluxo inferior entram em contato uma com a outra.
[0057] Este processo de destilação com parede divisória tem consumo de energia mais baixo do que um processo de destilação convencional usando duas colunas de destilação contínuas, que podem ser derivadas de uma diferença estrutural. Na coluna de destilação com parede divisória, uma vez que os espaços divididos pela parede divisória servem como um separador preliminar, uma composição de um líquido corresponde, substancialmente, a uma curva de equilíbrio de destilação devido à separação do componente de ponto de ebulição alto e do componente de ponto de ebulição baixo, e uma eficiência termodinâmica para a separação é boa devido à supressão de um efeito remistura.
[0058] A seção de alimentação superior e a seção de alimentação inferior desempenham um papel similar ao do separador preliminar que é operado em um processo convencional (ou seja, a seção de
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13/19 alimentação superior e a seção de alimentação inferior podem ser referidas, de modo geral, como uma seção divisória preliminar). Uma mistura com três componentes fluindo na seção divisória preliminar é separada em um componente de ponto de ebulição baixo e em um componente de ponto de ebulição alto. Parte do componente de ponto de ebulição baixo e do componente de ponto de ebulição alto separados na seção divisória preliminar flui na zona de topo de coluna e na zona de base de coluna, e parte flui de volta para a zona de efluxo superior e para a zona de efluxo inferior, e é redestilado.
[0059] A zona de efluxo superior e a zona de efluxo superior servem como um separador principal operado em um processo convencional (ou seja, a zona de efluxo superior e a zona de efluxo inferior podem ser referidas, de modo geral, como uma seção divisória principal). Principalmente, o componente de ponto de ebulição baixo e o componente de ponto de ebulição médio são separados em uma porção superior da parede divisória da seção divisória principal, e o componente de ponto de ebulição médio e o componente de ponto de ebulição alto são separados em uma porção inferior da parede divisória.
[0060] O componente de ponto de ebulição baixo é passado através da zona de topo de coluna da coluna principal e do condensador, e parte do componente de ponto de ebulição baixo é produzido então como um produto de ebulição baixo (D), e o restante flui de volta para a zona de topo de coluna da coluna principal em um fluxo de líquido (LD), e o componente de ponto de ebulição alto é passado através da zona de base de coluna da coluna principal e do refervedor, e parte do componente de ponto de ebulição alto é produzido, então, como um produto de ponto de ebulição alto (B), e o restante flui de volta para zona de base de coluna da coluna principal em um fluxo de vapor (VB).
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14/19 [0061] O projeto de um sistema de coluna de destilação acoplado termalmente tendo uma parede divisória é com base no projeto de uma coluna de destilação acoplada termalmente convencional, e no projeto de uma coluna de destilação tendo um número de prato mínimo. A eficiência da coluna de destilação é máxima quando uma distribuição de composição de líquido de pratos de destilação na coluna de destilação é similar a uma curva de equilíbrio de destilação. Por conseguinte, um sistema da destilação de prato mínima é projetado, primeiramente, na suposição de que uma coluna de destilação é operada sob um manuseio de pré-refluxo. Ou seja, a seção da alimentação superior e a seção de alimentação inferior são projetadas na suposição que uma composição de um líquido é idêntica àquela de uma matéria-prima em um prato de alimentação de matéria-prima. Além disso, na zona de efluxo superior e na zona de efluxo inferior, uma composição de líquido é calculada do meio para o topo da coluna da coluna de destilação usando um método de cascata para projetar uma composição de equilíbrio, começando de uma concentração do produto de ponto de ebulição médio. Na zona de efluxo inferior servindo como o separador principal, uma composição de líquido é calculada do meio da coluna de base da coluna de destilação usando um método da cascata de calcular uma composição de equilíbrio, começando de uma concentração do produto de ponto de ebulição médio. Então, o número de pratos da seção de alimentação superior e da seção de alimentação inferior, que servem como o separador preliminar, e o número de pratos da zona de efluxo superior e da zona de efluxo inferior, que servem como o separador principal, podem ser determinados da distribuição da composição de líquido obtida, respectivamente, pela contagem do número de pratos de alimentação de matéria-prima e o número de pratos tendo uma composição de um produto. Aqui, uma vez que o número pratos obtidos na coluna de destilação é um número de pratos teórico ideal, o número de pratos
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15/19 na coluna de destilação fica, preferivelmente, em uma faixa de 80 a 145% do número de pratos teórico, dependendo do padrão de projeto convencional. Quando o número de pratos for menor do que 80% do número de pratos teórico calculado, os componentes de ponto de ebulição baixo e de ponto de ebulição alto não são separados facilmente na seção divisória preliminar, enquanto que, quando o número de pratos exceder 145%, um efeito de redução de energia não é aumentado como uma região tendo uma relação de refluxo mínima, resultando em um aumento dos custos de investimento.
[0062] Então, um comprimento da parede divisória instalada na coluna principal é determinado de acordo com o número de pratos calculado com base nas curvas de destilação da seção de alimentação superior e da seção de alimentação inferior, ou da zona de efluxo superior e da zona de efluxo inferior.
[0063] Em uma coluna de destilação com parede divisória, há vários método de se calcular o número de pratos teórico e uma quantidade de refluxo determinando-se o afastamento da parede divisória usando-se um método de curva de equilíbrio de destilação em uma composição de líquido com a seção divisória preliminar e a seção divisória principal para projetar um afastamento ótimo da parede divisória. Entretanto, a equação de FenskeUnderwood é usada para calcular o número de pratos teórico de acordo com a presente invenção (a equação de Fenske-Underwood é bastante conhecida daqueles experientes na técnica).
[0064] O comprimento da parede divisória fica, preferivelmente, em uma faixa de 30 a 85% do número de pratos teórico total da zona de topo de coluna, da seção de alimentação superior, da zona de efluxo inferior e da zona de base de coluna, que são calculadas baseadas na curva de destilação. Quando o comprimento da parede divisória for menor do que 30%, parte do componente de ponto de ebulição baixo flui para baixo da
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16/19 seção divisória preliminar, e pode ser introduzida em um produto no separador principal. Por outro lado, quando o comprimento da parede divisória exceder 85%, fica difícil manter o fluxo de equilíbrio suave de estados líquido/vapor dos componentes de ponto de ebulição baixo/ponto de ebulição médio e estados de líquido/vapor dos componentes de ponto de ebulição médio/ponto de ebulição alto na coluna de destilação, o que torna difícil a fabricação de uma coluna de destilação.
[0065] Em seguida, a presente invenção será descrita em maior detalhe com referência aos exemplos a seguir. Deve-se entender que as descrições aqui propostas são meramente exemplos preferíveis apenas com a finalidade de ilustração, e não são pretendidas para limitar o escopo da invenção.
Exemplo 1 [0066] Uma substância de empacotamento usada tinha uma área de superfície específica de 250m2/m3 ou mais, e uma porosidade de 0,98 ou mais, e foi feita de um metal. Uma coluna de recheio tinha uma altura equivalente a de um prato teórico (HETP) de 450mm ou menos (uma altura da coluna é calculada, geralmente, como um número de pratos teórico e uma altura equivalente a um prato teórico). O leito de recheio foi fabricado e instalado a uma altura de 1.000 a 7.000mm de acordo com uma posição e um papel do leito de recheio.
[0067] Como mostrado na FIG. 5, bandejas coletoras para regular a queda de pressão foram instaladas no prato mais inferior da zona de efluxo superior e no prato mais superior da zona de base de coluna (um total de duas bandejas coletoras). A bandeja coletora para regular a queda de pressão tinha um tamanho de bocal de 25mm e uma área elevada de 25% em relação à área secional. As duas bandejas coletoras para regular a queda de pressão tinham o mesmo tamanho de bocal área e de área elevada.
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17/19 [0068] Além disso, a parede divisória foi projetada de modo que um afastamento da parede divisória pudesse ser 50% de uma distância (d) entre uma bandeja de prato mais inferior (bandeja coletora) da zona de topo de coluna e um interior de coluna (leito de recheio) próximo à bandeja de prato mais inferior.
Exemplo 2 [0069] Uma coluna de destilação foi projetada e fabricada sob as mesmas condições do Exemplo 1. Entretanto, uma bandeja coletora para a regular a queda de pressão provida no prato mais inferior da zona de efluxo superior tinha um tamanho de bocal de 15mm e uma área elevada de 20%, e uma bandeja coletora para regular a queda de pressão provida no prato mais superior da zona de base de coluna tinha um tamanho de bocal de 10mm e uma área elevada de 20%.
Exemplo Comparativo 1 [0070] Uma substância de empacotamento usada tinha uma área de superfície específica de 250 m2/m3 ou mais e porosidade de 0,98 ou mais, e foi feita de um metal. Uma coluna de recheio tinha uma HETP de 450mm ou menos (uma altura de coluna é calculada, de modo geral, como um número de pratos teórico e uma altura equivalente a um prato teórico). A camada da embalagem foi fabricada e instalada a uma altura de 1.000 a 7.000mm, de acordo com uma posição e um papel do leito de recheio.
[0071] Como mostrado na FIG. 4, a coluna de destilação do Exemplo Comparativo 1 não tinha bandeja coletora adicional para regular a queda de pressão, e nenhuma parede divisória afastada da mesma.
Exemplo Experimental 1: Resultados experimentais da queda de pressão [0072] De modo a verificar o desempenho da coluna de destilação proposta na presente invenção, as colunas de destilação projetadas nos Exemplos 1 e 2 e no Exemplo Comparativo 1 foram operadas. Quando
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18/19 um estado operacional da coluna de destilação alcançou um estado constante um nível de queda de pressão foi medido. Os resultados estão listados na Tabela 1 a seguir.
Tabela 1
| Exemplo Comparativo 1 | Exemplo 1 | Exemplo 2 | ||||
| Distribuidor de líquido no leito de recheio # 2 | 0,059 | 0,012 | 0,059 | 0,112 | 0,059 | 0,112 |
| Leito de recheio # 2 | 0,159 | 0,525 | 0,159 | 0,525 | 0,159 | 0,525 |
| Distribuidor de líquido sobre o leito de recheio # 3 | 0,142 | 0,115 | 0,142 | 0,115 | 0,142 | 0,115 |
| Leito de recheio # 3 | 3,016 | 2,134 | 3,016 | 2,134 | 3,016 | 2,134 |
| Bandeja coletora para regular a queda de pressão | - | - | - | 0,112 | - | 0,569 |
| Distribuidor de líquido sobre o leito de recheio # 4 | 0,179 | 0,114 | 0,179 | 0,144 | 0,179 | 0,144 |
| Leito de recheio # 4 | 0,843 | 0,440 | 0,843 | 0,440 | 0,843 | 0,440 |
| Bandeja coletora para regular a queda de pressão | 0,177 | - | 0,177 | 0,112 | 0,177 | 0,566 |
| Queda de pressão total | 4,575 | 3,340 | 4,575 | 3,664 | 4,575 | 4,575 |
| Diferença na pressão (AP) | 1,235 | 0,911 | 0 |
* unidade de pressão: mmHg [0073] Como listado na Tabela 1, viu-se dos resultados experimentais que a coluna de destilação de acordo com a presente invenção tem uma diferença menor na pressão entre a seção divisória preliminar e a seção divisória principal, comparada à coluna de destilação do exemplo comparativo. Destes fatos, confirmou-se que a coluna de destilação, de acordo com a presente invenção, pode ser operada mais facilmente, comparada à coluna de destilação convencional.
[0074] A coluna de destilação com parede divisória, de acordo com a presente invenção, tem um efeito de permitir operações mais fáceis devido à queda de pressão uniforme entre as duas seções divisórias divididas pela parede divisória.
[0075] Embora a invenção tenha sido mostrada e descrita com referência a determinados modos de realização exemplificativos da mesma, deve ser entendido por aqueles experientes na técnica que várias mudanças na forma e detalhes podem ser feitas na mesma sem se afastar do
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19/19 escopo da invenção como definida pelas reivindicações anexas.
Claims (5)
- REIVINDICAÇÕES1. Coluna de destilação com parede divisória compreendendo uma coluna principal (1) tendo uma parede divisória, em que a coluna principal (1) compreende uma unidade de equalização de pressão entre uma seção divisória preliminar (12) e uma seção divisória principal (22), que são divididas pela parede divisória, caracterizada pelo fato de que a unidade de equalização de pressão é pelo menos uma de uma bandeja coletora (C) para regular queda de pressão, e uma parede divisória separada de uma bandeja de prato mais inferior de uma zona de topo de coluna (100), em que a bandeja coletora (C) para regular queda de pressão é provida em pelo menos uma de zona de efluxo superior (300) e zona de base de coluna (600), ou pelo menos uma de um prato mais inferior da zona de efluxo superior (300) e um prato mais superior da zona de base de coluna (600), e em que o espaçamento da parede divisória fica na faixa de 10 a 90% de uma distância (d) entre a bandeja de prato mais inferior da zona de topo de coluna (100) e um interior de coluna próximo à bandeja de prato mais inferior, e em que a diferença total na queda de pressão entre a seção divisória preliminar (12) e a seção divisória principal (22) ser de 1mmHg ou menor.
- 2. Coluna de destilação com parede divisória de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato da bandeja coletora (C) para regular queda de pressão compreender um bocal tendo um tamanho de 10 a 30mm.
- 3. Coluna de destilação com parede divisória de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato da bandeja coletora (C) para regular queda de pressão ter uma área elevada em uma faixa de 10 a 30% de uma áreaPetição 870190106922, de 22/10/2019, pág. 9/102/2 de seção da bandeja coletora.
- 4. Coluna de destilação com parede divisória de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de um espaçamento da parede divisória ficar na faixa de 30 a 60% de uma distância (d) entre a bandeja de prato mais inferior da zona de topo de coluna (100) e um interior de coluna próximo à bandeja de prato mais inferior.
- 5. Coluna de destilação com parede divisória de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 4, caracterizada pelo fato de um fluido ser distribuído uniformemente para a seção divisória preliminar (12) e seção divisória principal (22).
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Free format text: PRAZO DE VALIDADE: 20 (VINTE) ANOS CONTADOS A PARTIR DE 12/02/2010, OBSERVADAS AS CONDICOES LEGAIS. |