СПОСОБ И УСТРОЙСТВО МНОГОСТАДИЙНОГО КОНТАКТИРОВАНИЯ Российский патент 2024 года по МПК B01F25/00 B01D11/04 

Область техники, к которой относится изобретение, и уровень техники

[0001] Химические процессы часто требуют нескольких отдельных операций для получения потока конкретного продукта. Конкретная отдельная операция может представлять собой операцию контактирования текучей среды с текучей средой, при которой две текучие среды приводят в тесный контакт, чтобы способствовать массопереносу между текучими средами, реакции между компонентами в текучих средах или тому и другому. Примером контактирования текучей среды с текучей средой может быть контактирование жидкости с жидкостью. Контактирование жидкости с жидкостью может быть полезным в некоторых типах химических реакций, в которых один реагент поддается смешению с первой жидкостью, но не поддается смешению со второй жидкостью. Примером такой реакции может быть реакция, в которой первый реагент присутствует в полярном растворителе, таком как вода, а второй реагент присутствует в неполярном растворителе, таком как углеводород, при этом вода и углеводород не поддаются смешению. Контактирование жидкости с жидкостью может иметь несколько применений, таких как экстракция из жидкости в жидкость, при которой частицы, присутствующие в первой жидкости, экстрагируются во вторую жидкость путем массопереноса через границу раздела жидкость-жидкость.

[0002] Конкретная проблема контактирования текучей среды с текучей средой может заключаться в обеспечении достаточной площади контакта между двумя текучими средами, чтобы массоперенос или реакции могли происходить в заметном количестве и экономически целесообразным образом. В общем, операции контактирования текучей среды с текучей средой могут выполняться с несмешиваемыми текучими средами, такими как, например, водосодержащая жидкость и углеводородная жидкость. Использование двух несмешиваемых текучих сред может позволить легко разделять текучие среды после завершения контактирования текучей среды с текучей средой. Однако, когда операцию контактирования текучей среды с текучей средой выполняют с несмешиваемыми текучими средами, до того, как будет достигнут надлежащий контакт между текучими средами, может произойти разделение фаз.

[0003] Для увеличения площади контакта между текучими средами в процессе контактирования текучей среды с текучей средой было разработано несколько сосудов и технологий для контактирования текучей среды с текучей средой, включая, но не ограничиваясь этим, контакторы волоконно-пучкового типа. Контактор волоконно-пучкового типа обычно может содержать один или несколько пучков волокон, подвешенных внутри кожуха, и одно или несколько входных отверстий, через которые текучие среды могут вводиться в кожух. Пучок волокон может способствовать контакту между текучими средами, позволяя первым текучим средам протекать вдоль отдельных волокон пучков волокон, а вторым текучим средам протекать между отдельными волокнами, тем самым увеличивая эффективную площадь контакта между текучими средами. Две текучие среды могут протекать из входной секции кожуха в выходную секцию кожуха, сохраняя при этом тесный контакт, так что между двумя текучими средами может поддерживаться реакция, массоперенос или и то, и другое.

[0004] Могут возникнуть проблемы с проектированием и эксплуатацией контакторов волоконно-пучкового типа. Для некоторых контакторов текучей среды с текучей средой могут потребоваться большие физические площади занимаемой поверхности для достижения адекватного массопереноса между фазами текучих сред. Массоперенос между фазами может зависеть от площади поверхности, и, следовательно, увеличение площади поверхности за счет увеличения или удлинения пучков волокон также может увеличить массоперенос между текучими средами. Производство физически большего пучка волокон не только увеличивает затраты, но и может иметь и другие проблемы, когда пучок волокон больше. Одной из проблем может быть падение давления на контакторе текучей среды с текучей средой, которое может увеличиваться с увеличением длины сосудов и пучков волокон. Другой проблемой в отношении больших пучков волокон может быть разделение фаз, при котором относительно более тяжелые или плотные текучие среды могут начать мигрировать к центру пучка волокон, в то время как относительно более легкие или менее плотные текучие среды могут начать мигрировать к внешней стороне пучка волокон. Аналогичным образом, в применениях, связанных с осуществлением реакций, для некоторых реакций может потребоваться длительное время пребывания в реакторе для достижения адекватной конверсии, что, в свою очередь, может потребовать больших пучков волокон.

Раскрытие сущности изобретения

[0005] В одном варианте осуществления устройство может содержать: корпус; первую перегородку в корпусе, определяющую первый проточный канал между корпусом и первой перегородкой; первый пучок волокон, расположенный внутри первого проточного канала; вторую перегородку в корпусе, определяющую второй проточный канал между первой перегородкой и второй перегородкой; третью перегородку в корпусе, определяющую третий проточный канал между второй перегородкой и третьей перегородкой; и второй пучок волокон, расположенный внутри третьего проточного канала. В другом варианте осуществления способ может включать в себя: введение текучей среды, содержащей первую несмешиваемую фазу и вторую несмешиваемую фазу, в сосуд контактирования, включающее в себя несколько стадий контактирования: пропускание текучей среды через первый пучок волокон, расположенный в сосуде контактирования; отделение по меньшей мере части первой несмешиваемой фазы от второй несмешиваемой фазы; и пропускание отделенной части первой несмешиваемой фазы через второй пучок волокон, расположенный в сосуде контактирования. В другом варианте осуществления способ может включать в себя: введение текучей среды, содержащей углеводородную текучую среду и водосодержащую текущую среду, в сосуд контактирования; пропускание текучей среды через первый пучок волокон, расположенный в сосуде контактирования; отделение части углеводорода от текучей среды; объединение отделенной части углеводорода с дополнительным количеством водного раствора с образованием второй текучей среды; и пропускание второй текучей среды через второй пучок волокон, расположенный в сосуде контактирования.

Краткое описание чертежей

[0006] Данные чертежи иллюстрируют определенные аспекты некоторых вариантов осуществления настоящего изобретения и не должны использоваться для ограничения или определения изобретения.

[0007] На фиг. 1 представлена принципиальная схема, иллюстрирующая вариант осуществления устройства массопереноса от текучей среды к текучей среде.

[0008] На фиг. 2 представлена принципиальная схема, иллюстрирующая вариант осуществления сосуда контактирования.

[0009] На фиг. 3А представлена принципиальная схема, иллюстрирующая вид сбоку в профиль варианта осуществления сосуда контактирования.

[0010] На фиг. 3В представлена принципиальная схема, иллюстрирующая вид поперечного сечения варианта осуществления сосуда контактирования.

[0011] На фиг. 4А представлена принципиальная схема, иллюстрирующая вид сбоку в профиль варианта осуществления сосуда контактирования.

[0012] На фиг. 4В представлена принципиальная схема, иллюстрирующая вид поперечного сечения варианта осуществления сосуда контактирования.

[0013] На фиг. 4С представлена принципиальная схема, иллюстрирующая вид сбоку в профиль варианта осуществления сосуда контактирования.

[0014] На фиг. 4D представлена принципиальная схема, иллюстрирующая вид сбоку в профиль варианта осуществления сосуда контактирования.

[0015] На фиг. 5А представлена принципиальная схема, иллюстрирующая вид сбоку в профиль варианта осуществления сосуда контактирования.

[0016] На фиг. 5В представлена принципиальная схема, иллюстрирующая вид сверху узла перфорированной пластины.

[0017] На фиг. 5С представлена принципиальная схема, иллюстрирующая вид сбоку в профиль узла перфорированной пластины.

Осуществление изобретения

[0018] Настоящее изобретение может относиться к устройствам массопереноса от текучей среды к текучей среде, а в некоторых вариантах осуществления к многостадийному устройству массопереноса от жидкости к жидкости или многостадийному устройству массопереноса от газа к жидкости, содержащему несколько зон контактирования внутри сосуда. В каждой зоне контактирования может быть расположен пучок волокон, который может обеспечивать недисперсионный фазовый контакт между текучими средами в зоне контактирования, что может иметь определенные преимущества по сравнению с дисперсионными смесительными устройствами массопереноса. Многостадийное устройство массопереноса от текучей среды к текучей среде может иметь меньшую физическую площадь занимаемой поверхности, чем одностадийное устройство массопереноса от текучей среды к текучей среде, которое обеспечивает такой же массоперенос.

[0019] На фиг. 1 показан в схематической форме вариант осуществления устройства 100 массопереноса волоконно-пучкового типа. Устройство 100 массопереноса волоконно-пучкового типа может содержать сосуд 106, который может вмещать и/или иным образом поддерживать оборудование и элементы, необходимые для осуществления контактирования текучей среды с текучей средой. Как показано, сосуд 106 может содержать две секции 107а, 107b, соединенные фланцем 114, который может обеспечивать точку крепления для крепления двух секций 107а, 107b сосуда 106 вместе. В качестве альтернативы, сосуд 106 может содержать один непрерывный сосуд (не показан) без фланца 114 или может содержать множество частей (не показаны), соединенных фланцами или иным образом скрепленных вместе. Как показано, устройство 100 массопереноса волоконно-пучкового типа ориентировано в вертикальном направлении. Специалист в данной области техники поймет, что устройство 100 массопереноса волоконно-пучкового типа может быть ориентировано в любом направлении, например, горизонтально, вертикально или под любым промежуточным углом. Сосуд 106 может содержать различные входные отверстия, выполненные таким образом, чтобы позволить текучим средам поступать в сосуд 106. Сосуд 106 может содержать, например, первое входное отверстие 110 и второе входное отверстие 112, которые могут пропускать текучие среды, такие как газы, жидкости и пары, в сосуд 106. Хотя проиллюстрированы только два входных отверстия, специалист в данной области техники поймет, что для конкретного применения может быть использовано любое количество входных отверстий. Устройство 100 массопереноса волоконно-пучкового типа может дополнительно включать в себя элементы, которые способствуют смешиванию и контакту между текучими средами, вводимыми в сосуд 106. Например, устройство 100 массопереноса волоконно-пучкового типа может включать в себя зону 102 смешивания и сосуд 104 контактирования. Зона 102 смешивания может содержать различные элементы, такие как входные отверстия для текучей среды, причем механические элементы могут способствовать смешиванию и распределению текучих сред до того, как текучие среды войдут в сосуд 104 контактирования. Сосуд 104 контактирования может содержать различные элементы, которые могут способствовать контакту текучей среды с текучей средой для осуществления массопереноса, химических реакций или того и другого между текучими средами.

[0020] В некоторых вариантах осуществления сосуд 104 контактирования может содержать один или несколько пучков 108 волокон. Хотя показан только один пучок 108 волокон, специалист в данной области техники поймет, что может присутствовать любое количество пучков волокон. Дополнительно, без ограничений, пучки волокон могут быть расположены последовательно, параллельно, последовательно и параллельно или в любой другой конфигурации. Пучок 108 волокон может содержать протяженные волокна, которые проходят из зоны 102 смешивания или ниже нее через сосуд 104 контактирования. Пучок 108 волокон может способствовать контакту между текучими средами, вводимыми в сосуд 106, позволяя первой текучей среде протекать вдоль отдельных волокон пучка 108 волокон, а второй текучей среде протекать между отдельными волокнами. В некоторых вариантах осуществления волокна пучка 108 волокон могут быть металлическими или неметаллическими. Для пучка 108 волокон могут быть использованы любые подходящие волокна, включая, но не ограничиваясь этим, стекло, стекловолокно, вискозу, нейлон, полиэфиры, полиолефины, политетрафторэтилен, сталь, алюминий, вольфрам, никель и их комбинации. В некоторых вариантах осуществления пучок волокон может содержать металлические волокна.

[0021] Каждый из описанных здесь вариантов осуществления, как правило, может работать с помощью одних и тех же физических явлений. Две несмешиваемые текучие среды могут быть по отдельности введены в сосуд 106 через первое входное отверстие 110 и второе входное отверстие 112 и протекать через зону 102 смешивания в сосуд 104 контактирования. В некоторых вариантах осуществления первая текучая среда, вводимая через первое входное отверстие 110, может быть относительно более легкой или менее плотной, чем вторая текучая среда, вводимая через второе входное отверстие 112. В качестве альтернативы, первая текучая среда, вводимая через первое входное отверстие 110, может быть относительно более тяжелой или плотной, чем вторая текучая среда, вводимая через второе входное отверстие 112. Как поймет специалист в данной области, смешивание двух текучих сред может увеличить эффективную площадь поверхности зоны 104 экстракции, что, в свою очередь, может уменьшить требуемую длину зоны 104 экстракции, уменьшить падение давления в устройстве 100 массопереноса волоконно-пучкового типа, снизить материальные затраты, снизить эксплуатационные расходы, и обеспечить другие преимущества, очевидные для специалиста в этой области.

[0022] Устройство 100 массопереноса волоконно-пучкового типа можно использовать для содействия массопереносу в отдельных операциях. В некоторых вариантах осуществления устройство 100 массопереноса волоконно-пучкового типа можно использовать, например, в процессах щелочной обработки, аминовой обработки или кислотной обработки. Некоторые другие области применения устройства 100 массопереноса волоконно-пучкового типа могут включать в себя, например, экстракцию из жидкости в жидкость, экстракцию из газа в жидкость, реакции жидкости с жидкостью и реакции газа с жидкостью. Хотя здесь будет описано только несколько избранных процессов и текучих сред, для специалистов в данной области будет очевидно, что могут быть другие потенциальные области применения устройства 100 массопереноса волоконно-пучкового типа, которые, однако, в настоящем документе не раскрыты. Специалист в данной области, ознакомленный с преимуществами настоящего изобретения, должен быть в состоянии адаптировать устройство 100 массопереноса волоконно-пучкового типа к любому количеству различных применений, явно не перечисленных в настоящем документе.

[0023] В варианте осуществления устройство 100 массопереноса волоконно-пучкового типа может быть использовано в применениях щелочной обработки, в которых углеводородную текучую среду и щелочную текучую среду вводят в устройство 100 массопереноса волоконно-пучкового типа. Углеводородная текучая среда и щелочная текучая среда могут контактировать таким образом, что примеси в углеводородной текучей среде вступают в реакцию с щелочной текучей средой для уменьшения количества примесей в углеводородной текучей среде. Некоторые распространенные примеси, которые могут быть удалены, могут включать в себя диоксид углерода, органические кислоты, такие как карбоновые кислоты, меркаптаны, также известные кактиолы, а также гидросульфид, карбонилсульфид и другие распространенные серосодержащие примеси, обнаруживаемые в углеводородной текучей среде. Щелочная текучая среда может содержать воду и щелочной агент, такой как гидроксид натрия, гидроксид калия или другие соединения, которые выделяют гидроксильный ион при добавлении в воду. Способ щелочной обработки может быть подходящим для обработки любой углеводородной текучей среды, включая, но не ограничиваясь этим, углеводороды, такие как, например, алканы, алкены, алкины и ароматические соединения. Углеводороды могут включать в себя углеводороды с любой длиной цепи, например, от примерно С₃ до примерно С₃₀ или более, и могут содержать любое количество разветвлений. Некоторые примеры углеводородных текучих сред могут включать в себя, но не ограничиваться ими, сырую нефть, пропан, сжиженный нефтяной газ (СНГ), бутан, легкую нафту, изомеризат, тяжелую нафту, риформат, авиационное топливо, керосин, дизельное топливо, гидрообработанный дистиллят, тяжелый вакуумный газойль, легкий вакуумный газойль, газойль, коксовый газойль, алкилаты, мазуты, масла легкого цикла и их комбинации.

[0024] Другим применением устройства 100 массопереноса волоконно-пучкового типа может быть применение для обработки амином, при котором углеводородную текучую среду и аминовую текучую среду вводят в устройство 100 массопереноса волоконно-пучкового типа. Углеводородная текучая среда и аминовая текучая среда могут контактировать таким образом, что примеси в углеводородном сырье вступают в реакцию с аминовым сырьем для уменьшения количества примесей в углеводородном сырье. Аминовая обработка может быть использована для удаления загрязняющих веществ, которые вступают в реакцию с амином, таких как, например, гидросульфид и диоксид углерода. Углеводородная текучая среда может представлять собой любое углеводородное сырье, как описано выше. При применении аминов аминовая текучая среда может содержать, например, воду и амин, такой как диэтаноламин, моноэтаноламин, метилдиэтаноламин, диизопропаноламин, аминоэтоксиэтанол, дигликольамин и их комбинации.

[0025] Как упоминалось выше, могут возникнуть проблемы с проектированием и эксплуатацией контакторов волоконно-пучкового типа, таких как устройство 100 массопереноса волоконно-пучкового типа, показанное на фиг. 1. Как будет подробно объяснено ниже, одним из способов преодоления некоторых проблем с контакторами волоконно-пучкового типа может быть внедрение нескольких стадий контактирования текучей среды с текучей средой. Несколько стадий контактирования текучей среды с текучей средой могут увеличить площадь поверхности контакта между текучими средами и, следовательно, могут увеличить массоперенос между фазами текучих сред. На фиг. 2-5 показаны варианты осуществления сосудов контактирования с несколькими стадиями контактирования текучей среды, которые могут улучшить массоперенос в контакторах волоконно-пучкового типа. Любой из сосудов контактирования, описанных на фиг. 2-5, может быть использован как автономный блок или включен в более крупные блоки, такие как устройство 100 массопереноса волоконно-пучкового типа. Например, любой из вариантов осуществления сосудов контактирования, раскрытых на фиг. 2-5, может использоваться в дополнение или вместо сосуда 104 контактирования на фиг.1.

[0026] На фиг. 2 показан вид поперечного сечения сосуда 200 контактирования, который может включать в себя несколько стадий контактирования текучей среды. В некоторых примерах сосуд 200 контактирования может содержать корпус 202, который может включать в себя перегородки 204, 206 и 208, которые могут отделять различные секции корпуса 202. Как показано, первый проточный канал 210 может быть определен между корпусом 202 и перегородкой 204, второй проточный канал 212 может быть определен между перегородкой 204 и перегородкой 206, третий проточный канал 214 может быть определен между перегородкой 206 и перегородкой 208, а четвертый проточный канал 234 может быть определен между корпусом 202 и перегородкой 208. Первый пучок 216 волокон может быть расположен внутри первого проточного канала 210, а второй пучок 218 волокон может быть расположен внутри третьего проточного канала 214. Пучки волокон могут включать в себя любой конструкционный материал, включая, но не ограничиваясь этим, материалы, ранее описанные в настоящем документе. Сосуд 200 контактирования может дополнительно включать в себя первое входное отверстие 220, второе входное отверстие 222, первое выходное отверстие 224 и второе выходное отверстие 226, которые могут обеспечивать массовый поток в корпус 202 и из него.

[0027] Сосуд 200 контактирования можно использовать для различных отдельных операций, в том числе, например, для экстракции из жидкости в жидкость, экстракции из газа в жидкость, реакции жидкости с жидкостью и реакции газа с жидкостью. Некоторые специфические экстракции из жидкости в жидкость могут включать в себя, например, щелочную обработку и аминовую обработку. Кроме того, геометрия сосуда 200 контактирования, в том числе расположение и количество перегородок и пучков волокон, может быть изменена таким образом, что сосуд 200 контактирования может быть адаптирован для удовлетворения различных потребностей. Некоторые более сложные геометрии будут подробно рассмотрены ниже.

[0028] Текучая среда, содержащая две несмешиваемые фазы ("текучая среда"), может быть введена в сосуд 202 через первое входное отверстие 220. Две несмешиваемые фазы могут включать в себя любую из ранее описанных текучих сред. Например, несмешиваемые фазы могут включать в себя углеводородную текучую среду и водосодержащую текучую среду, которые нелегко смешиваются до получения однородной смеси. В некоторых вариантах осуществления две несмешиваемые текучие среды могут включать в себя щелочную текучую среду и углеводородную текучую среду. Щелочная текучая среда может содержать водный раствор щелочи, как описано ранее. В некоторых вариантах осуществления текучая среда, содержащая две несмешиваемые текучие среды, может содержать аминовую текучую среду и углеводородную текучую среду. Аминовая текучая среда может содержать водный раствор амина, как описано ранее. Хотя текучие среды описываются как несмешиваемые, между текучими средами может происходить некоторый массоперенос, так что часть массы из первой фазы становится диспергированной в объемной массе второй фазы. Две несмешиваемые фазы могут иметь разную плотность, так что первую фазу можно считать относительно менее плотной фазой или более легкой фазой, а вторую фазу можно считать относительно более плотной или более тяжелой фазой. Разная плотность может привести к самопроизвольному расслоению двух несмешиваемых текучих сред на отдельные фазы при отстаивании. В некоторых вариантах осуществления две несмешиваемые фазы могут иметь сходные плотности, где четкой границы между фазами может не существовать. Однако такие текучие среды все еще могут быть использованы в вариантах осуществления настоящего изобретения, поскольку могут возникать дополнительные силы, которые могут приводить к разделению фаз. Например, к самопроизвольному разделению фаз могут приводить различные типы межмолекулярных сил и полярность. В то время как варианты осуществления, описанные в настоящем документе, могут быть направлены на текучую среду, включающую в себя две несмешиваемые фазы, в некоторых вариантах осуществления текучая среда может включать в себя более двух несмешиваемых фаз, например три несмешиваемые фазы, четыре несмешиваемые фазы или более.

[0029] Текучая среда, вводимая в сосуд 200 контактирования через первое входное отверстие 220, может поступать из любого источника, в том числе из зоны смешивания, такой как зона 102 смешивания, как показано на фиг. 1. В качестве альтернативы, сосуд 200 контактирования может быть автономным блоком, причем текучая среда, содержащая две несмешиваемые текучие среды, может быть непосредственно введена в сосуд 200 контактирования без предварительного смешивания. Кроме того, отдельные фазы текучей среды могут быть по отдельности введены в сосуд 200 контактирования через одно или более входных отверстий в сосуде 200 контактирования.

[0030] После введения текучей среды в сосуд 200 контактирования текучая среда может входить в контакт с первым пучком 216 волокон и начинает течь вдоль длины пучка 216 волокон. Одна фаза текучей среды может дифференцированно (избирательно) притягиваться к волокнам первого пучка 216 волокон, что может привести к тому, что притягиваемая текучая среда по меньшей мере частично будет течь вдоль отдельных волокон первого пучка 216 волокон. Фаза текучей среды, которая притягивается недифференцированно (неизбирательно), может по меньшей мере частично протекать между отдельными волокнами первого пучка 216 волокон в зависимости от химического наименования компонентов, содержащихся в фазах текучих сред, массопереноса или химических реакций, которые происходят при движении текучей среды через первый пучок 216 волокон. В некоторых примерах, таких как щелочная обработка, гидроксильные ионы, присутствующие в водосодержащей фазе, могут вступать в реакцию с тиолсодержащими соединениями в углеводородной фазе. Продукт реакции тиола и гидроксида может быть более растворим в водосодержащей фазе, чем углеводородная фаза, что может привести к растворению продукта реакции в водосодержащей фазе. Аналогично, массоперенос между фазами может происходить, например, при экстракции из жидкости в жидкость, экстракции из газа в жидкость, реакциях жидкости с жидкостью и реакциях газа с жидкостью.

[0031] Фазы текучих сред могут проходить по длине первого пучка 216 волокон и разделяться на отдельные слои на границе 236 раздела. На границе 236 раздела две несмешиваемые фазы могут разделяться на две отдельные фазы, причем относительно менее плотная фаза или более легкая фаза может образовывать слой текучей среды поверх относительно более плотной или более тяжелой фазы. Различия в плотности между фазами текучей среды могут быть основной движущей силой для разделения фаз на границе 236 раздела. Как только относительно более легкая фаза отделится от относительно более плотной фазы, относительно более легкая фаза может протекать по второму проточному каналу 212, как показано стрелкой 228. Обычно, когда текучая среда, вводимая в сосуд 200 контактирования, представляет собой смесь углеводородов и воды, например, при щелочной обработке, менее плотная фаза представляет собой углеводородную часть смеси, а более плотная фаза представляет собой водную часть смеси. В таких примерах углеводородная фаза может отделяться на границе 236 раздела и протекать по второму проточному каналу 212.

[0032] После прохождения через второй проточный канал 212 менее плотная фаза может поступать в третий проточный канал 214. Поскольку более плотная фаза отделяется на границе 236 раздела, может потребоваться дополнительная подпитка более плотной фазы для продолжения отдельной операции. Дополнительная подпитка более плотной фазы может вводиться через второе входное отверстие 222, причем дополнительная подпитка более плотной фазы и более легкая фаза из второго проточного канала 212 могут вступать в контакт. Дополнительная подпитка более плотной фазы может иметь то же химическое наименование, что и более плотная фаза, введенная в первое входное отверстие 220, или может иметь иное химическое наименование. Более легкая фаза из второго проточного канала 212 и дополнительная подпитка более плотной фазы из второго входного отверстия 222 могут поступать в третий проточный канал 214 и контактировать со вторым пучком 218 волокон. Опять же, одна из фаз может дифференцированно притягиваться к волокнам второго пучка 218 волокон, что может привести к тому, что притягиваемая текучая среда по меньшей мере частично будет течь вдоль отдельных волокон второго пучка 218 волокон. Фаза текучей среды, которая притягивается недифференцированно, может по меньшей мере частично протекать между отдельными волокнами второго пучка 218 волокон. Контакт между фазами в первом пучке 216 волокон можно рассматривать как первую стадию контактирования. Контакт между фазами во втором пучке 218 волокон можно рассматривать как вторую стадию контактирования. Хотя на фиг. 2 показаны только две стадии контактирования, количество стадий контактирования может быть увеличено до трех, четырех или даже более стадий.

[0033] После того, как дополнительная подпитка более плотной фазы и более легкая фаза из второго проточного канала 212 пройдут длину второго пучка 218 волокон, фазы могут снова разделиться на границе 230 раздела. Опять же, различия в плотности, межмолекулярных силах и полярности могут привести к самопроизвольному разделению фаз. Коалесцер 232 может быть расположен внутри корпуса 202 для содействия разделению более легкой и более плотной фаз. Коалесцер 232 может представлять собой любое устройство, которое способствует коалесценции диспергированных капель. Некоторые неограничивающие примеры подходящих коалесцеров могут включать в себя, но не ограничиваться ими, механические коалесцеры, коалесцирующие вкладыши, электростатические коалесцеры и их комбинации. Как только фазы разделены на границе 230 раздела, относительно более легкая фаза может быть выведена из сосуда 200 контактирования через первое выходное отверстие 224, а относительно более плотная фаза может быть выведена из сосуда 200 контактирования через второе выходное отверстие 226.

[0034] На фиг. 3А представлен вид сбоку в профиль другого варианта осуществления сосуда 300 контактирования, а на фиг. 3В представлен вид поперечного сечения сосуда 300 контактирования. Сосуд 300 контактирования может включать в себя множество вложенных трубопроводов, которые могут быть расположены внутри сосуда 300 контактирования таким образом, что между множеством вложенных трубопроводов образованы проточные каналы. Трубопроводы могут функционировать как перегородки, определяющие проточные каналы, как описано ранее. Проточные каналы могут образовывать множество стадий контактирования, через которые могут протекать текучие среды, вводимые в сосуд 300 контактирования. Как показано на фиг. 3А и 3В, сосуд 300 контактирования может содержать корпус 302, первый трубопровод 304, второй трубопровод 306 и третий трубопровод 308. Хотя на фиг. 3А и 3В показаны только три трубопровода, любое количество вложенных трубопроводов может быть использовано для достижения любого произвольного количества проточных каналов и стадий контактирования. Корпус 302, первый трубопровод 304, второй трубопровод 306 и третий трубопровод 308 показаны на фиг. 3А и 3В в виде круглых трубопроводов, однако корпус 302 и трубопроводы 304, 306 и 308 могут иметь любую геометрию.

[0035] Первый пучок 310 волокон может быть расположен внутри первого трубопровода 304. Первый пучок 310 волокон может быть изготовлен из любого подходящего материала, включая ранее описанные в настоящем документе. Текучая среда, содержащая две несмешиваемые фазы, такие как текучие среды, описанные ранее, может быть введена в сосуд 300 контактирования через первое входное отверстие 312. Текучая среда может поступать в первый проточный канал 322 и протекать по первому трубопроводу 304 вдоль первого пучка 310 волокон до тех пор, пока текучая среда не достигнет границы 314 раздела. Как описано ранее, фазы текучей среды могут иметь различное сродство к волокнам пучка 310 волокон, что может приводить к тому, что одна фаза по меньшей мере частично протекает вдоль отдельных волокон, а вторая фаза по меньшей мере частично протекает между отдельными волокнами. Граница 314 раздела может содержать разделенные слои двух фаз текучей среды. Как обсуждалось ранее, две несмешиваемые фазы текучей среды могут самопроизвольно разделяться на две отдельные фазы после прохождения пучка волокон из-за различий в плотности, полярности, межмолекулярных силах или любой их комбинации. Относительно более легкая фаза текучей среды может поступать во второй проточный канал 316, определенный между трубопроводом 304 и трубопроводом 306, как указано стрелкой 328.

[0036] После прохождения через второй проточный канал 316 менее плотная фаза может поступать в третий проточный канал 318, образованный между трубопроводом 306 и трубопроводом 308. Поскольку более плотная фаза отделилась на границе 314 раздела, может потребоваться дополнительная подпитка более плотной фазы для продолжения отдельной операции. Дополнительная подпитка более плотной фазы может вводиться через второе входное отверстие 330, причем дополнительная подпитка более плотной фазы и более легкая фаза из второго проточного канала 316 могут вступать в контакт. Дополнительная подпитка более плотной фазы может иметь то же химическое наименование, что и более плотная фаза, введенная в первое входное отверстие 312, или может иметь иное химическое наименование. Более легкая фаза из второго проточного канала 316 и дополнительная подпитка более плотной фазы из второго входного отверстия 330 могут поступать в третий проточный канал 318 и контактировать со вторым пучком 332 волокон. Опять же, одна из фаз может дифференцированно притягиваться к волокнам второго пучка 332 волокон, что может привести к тому, что притягиваемая текучая среда по меньшей мере частично будет течь вдоль отдельных волокон второго пучка 332 волокон. Фаза текучей среды, которая притягивается недифференцированно, может по меньшей мере частично протекать между отдельными волокнами второго пучка 332 волокон. Контактирование между фазами в первом пучке 310 волокон можно рассматривать как первую стадию контактирования. Контактирование между фазами во втором пучке 332 волокон можно рассматривать как вторую стадию контактирования. Хотя на фиг. 3А и 3В показаны только две стадии контактирования, количество стадий контактирования может быть увеличено до трех, четырех или даже более ступеней путем включения в себя дополнительных трубопроводов и пучков волокон.

[0037] После того, как дополнительная подпитка более плотной фазы и более легкая фаза из второго проточного канала 316 пройдут длину второго пучка 332 волокон, фазы могут снова разделиться на границе 334 раздела. Для содействия разделению более легкой и более плотной фаз внутри корпуса 302 может быть расположен коалесцер 340. Коалесцер 340 может включать в себя любой из ранее рассмотренных коалесцеров. Опять же, различия в плотности, межмолекулярных силах и полярности могут привести к самопроизвольному разделению фаз. Как только фазы будут разделены на границе 334 раздела, относительно более легкая фаза может быть выведена из сосуда 300 контактирования через первое выходное отверстие 336, а относительно более плотная фаза может быть выведена из сосуда 300 контактирования через второе выходное отверстие 338.

[0038] На фиг. 4А представлен вид сбоку в профиль другого варианта осуществления сосуда 400 контактирования, а на фиг. 4В представлен вид поперечного сечения сосуда 400 контактирования. Сосуд 400 контактирования может включать в себя корпус 402 и набор перегородок, которые определяют взаимосвязанные проточные каналы. На фиг. 4В показано, что корпус 402 включает в себя первую перегородку 404 и вторую перегородку 406, расположенные внутри корпуса 402 и расположенные таким образом, что первый проточный канал 408, второй проточный канал 410, третий проточный канал 412 и четвертый проточный канал 414 определены внутри корпуса 402. Хотя на фиг. 4В показаны только две перегородки, которые определяют четыре независимых проточных канала, в корпусе 402 может быть определено любое количество перегородок и соответствующих проточных каналов. Например, корпус 402 может содержать одну перегородку и два проточных канала. В качестве альтернативы, корпус 402 может содержать три, четыре, пять, шесть или более перегородок и соответствующее количество проточных каналов для каждого количества перегородок. Первая перегородка 404 и вторая перегородка 406 могут быть расположены таким образом, что проточные каналы, определенные между ними, соединены по текучей среде.

[0039] На фиг. 4А показан вид сбоку в профиль сосуда контактирования с перегородкой 406, расположенной внутри корпуса 402, определяющей проточный канал 408 и проточный канал 410. Как и в предыдущих вариантах осуществления, описанных здесь, первый пучок 416 волокон может быть расположен внутри первого проточного канала 408. Первый пучок 416 волокон может быть изготовлен из любого подходящего материала, включая ранее описанные в настоящем документе. Текучая среда, содержащая две несмешиваемые фазы, такие как текучие среды, описанные ранее, может быть введена в сосуд 400 контактирования через первое входное отверстие 418. Текучая среда может контактировать с первым пучком 416 волокон и протекать по первому проточному каналу 408 до тех пор, пока текучая среда не достигнет границы 428 раздела. Как описано ранее, фазы текучей среды могут иметь различное сродство к волокнам пучка 416 волокон, что может приводить к тому, что одна фаза по меньшей мере частично протекает вдоль отдельных волокон, а вторая фаза по меньшей мере частично протекает между отдельными волокнами. Граница 428 раздела может содержать разделенные слои двух фаз текучей среды. Как обсуждалось ранее, две несмешиваемые фазы текучей среды могут самопроизвольно разделяться на две отдельные фазы после прохождения пучка волокон из-за различий в плотности, полярности, межмолекулярных силах или любой их комбинации. Относительно более легкая фаза текучей среды может поступать во второй проточный канал 410, как показано стрелкой 420.

[0040] На фиг. 4С представлен второй вид сбоку в профиль сосуда 400 контактирования, показывающий второй проточный канал 410 и третий проточный канал 412. Относительно более легкая фаза текучей среды, отделенная на границе 428 раздела, может протекать через второй проточный канал 410, как указано стрелкой 420, и в третий проточный канал 412, как указано стрелкой 422. Поскольку более плотная фаза отделилась на границе 428 раздела, может потребоваться дополнительная подпитка более плотной фазы для продолжения отдельной операции. Дополнительная подпитка более плотной фазы может вводиться через второе входное отверстие 424, причем дополнительная подпитка более плотной фазы и более легкая фаза из второго проточного канала 410 могут вступать в контакт. Дополнительная подпитка более плотной фазы может иметь то же химическое наименование, что и более плотная фаза, введенная в первое входное отверстие 418, или может иметь иное химическое наименование. Более легкая фаза из второго проточного канала 410 и дополнительная подпитка более плотной фазы из второго входного отверстия 424 могут поступать в третий проточный канал 412 и контактировать со вторым пучком 426 волокон. Опять же, одна из фаз может дифференцированно притягиваться к волокнам второго пучка 426 волокон, что может привести к тому, что притягиваемая текучая среда по меньшей мере частично будет течь вдоль отдельных волокон второго пучка 426 волокон. Фаза текучей среды, которая притягивается недифференцированно, может по меньшей мере частично протекать между отдельными волокнами второго пучка 426 волокон. Контактирование между фазами в первом пучке 416 волокон можно рассматривать как первую стадию контактирования. Контактирование между фазами во втором пучке 426 волокон можно рассматривать как вторую стадию контактирования. После прохождения через третий проточный канал 412 текучая среда может покинуть второй пучок 426 волокон и отделиться, как описано ранее, на границе 438 раздела.

[0041] На фиг. 4D представлен третий вид сбоку в профиль сосуда 400 контактирования, показывающий третий проточный канал 412 и четвертый проточный канал 414. После того, как текучая среда протекла по третьему проточному каналу и отделилась на границе 438 раздела, как описано со ссылкой на фиг. 4С, относительно более легкая фаза может протекать по четвертому проточному каналу 414, как указано стрелкой 430. В некоторых вариантах четвертый проточный канал 414 и первый проточный канал 408 могут быть соединены по текучей среде таким образом, что относительно более легкая фаза, отделенная на границе 438 раздела, может быть "рециркулирована" (т.е. повторно направлена) насосом обратно в первый проточный канал 408 для дальнейшего контактирования для дальнейшего осуществления массопереноса и/или реакций между фазами текучей среды. В качестве альтернативы, относительно более легкая фаза, отделенная на границе 438 раздела, может быть выведена из сосуда 400 контактирования через выходное отверстие 432, а относительно более тяжелая фаза может быть выведена через выходное отверстие 440.

[0042] На фиг. 5А представлен вид сбоку в профиль другого варианта осуществления сосуда 500 контактирования. Сосуд 500 контактирования может содержать корпус 502 и набор трубопроводов, которые могут определять взаимосвязанные проточные каналы внутри корпуса 502. Трубопроводы могут функционировать как перегородки, определяющие проточные каналы, как описано выше. Первый проточный канал 526 может быть определен между первым трубопроводом 504 и корпусом 502. Второй проточный канал 528 может быть определен между первым трубопроводом 504 и вторым трубопроводом 506. Третий проточный канал 530 может быть определен как внутренняя часть трубопровода 506. Первый пучок 508а волокон может быть расположен внутри первого проточного канала 526, второй пучок 508b волокон может быть расположен внутри второго проточного канала 528, а третий пучок 508 с волокон может быть расположен внутри третьего проточного канала 530. Хотя они изображены в виде отдельных пучков волокон, в некоторых вариантах осуществления пучки 508а, 508b и 508 с волокон могут содержать один пучок волокон, который охватывает первый проточный канал 526, второй проточный канал 528 и третий проточный канал 530. Хотя на фиг.5 изображены только два трубопровода, в вариантах осуществления может быть любое произвольное количество трубопроводов и соответствующих проточных каналов, а также любое количество пучков волокон, расположенных в них.

[0043] На фиг. 5А дополнительно показана зона 540 смешивания, в которую может быть введена текучая среда, содержащая две несмешиваемые фазы, такие как текучие среды, описанные ранее, например, через входные отверстия в зоне 540 смешивания, которая может быть приведена в контакт. Как показано на фиг. 5А, текучая среда может расслаиваться на отдельные слои или фазы, как обозначено посредством границы 512 раздела. На границе 512 раздела относительно менее плотная фаза может всплывать на относительно более плотной фазе. Сосуд 500 контактирования может дополнительно содержать узел 524 перфорированной пластины, который может включать в себя пластину 534, содержащую отверстия 525 перфорации. Относительно более плотная фаза текучей среды может поступать во второй проточный канал 528 и третий проточный канал 530 через отверстия 525 перфорации. На узле 524 перфорированной пластины может быть расположена направленная вниз труба 532, которая может обеспечивать сообщение по текучей среде между зоной 540 смешивания и первым проточным каналом 526. К направленной вниз трубе 532 может быть присоединен колпак 514, который может направлять текучую среду во внутреннюю часть направленной вниз трубы 532.

[0044] Теперь рассмотрим фиг. 5В и фиг. 5С. На фиг. 5В показан вид сверху узла 524 перфорированной пластины. Узел 524 перфорированной пластины может содержать пластину 534 и множество отверстий 525 перфорации, расположенных на пластине 534, для обеспечения сообщения по текучей среде через пластину 534. Дополнительно, на фиг. 5В проиллюстрировано множество колпаков 514. Как упоминалось выше, колпак 514 может направлять поток в направленную вниз трубу 532. На фиг. 5С показан вид сбоку в профиль узла 524 перфорированной пластины. Как показано, пластина 534 может содержать перфорацию 525 и направленную вниз трубу 532, расположенную на пластине 534. Направленная вниз труба 532 может быть расположена на перфорации 525, чтобы обеспечить сообщение по текучей среде через направленную вниз трубу 532 и перфорацию 525. Колпак 514 может быть расположен на направленной вниз трубе 532. Колпак 514 может содержать отверстия 533 перфорации, так что текучие среды могут поступать во внутреннюю часть направленной вниз трубы 532 через отверстия 533 перфорации.

[0045] Кроме того, на фиг. 5А показано, что текучие среды, вводимые в зону 540 смешивания, могут поступать в первый проточный канал 526, проходя через перфорацию 525 (показано на фиг. 5С) или через направленную вниз трубу 532. Текучая среда, протекающая в проточный канал 526, может включать в себя относительно менее плотную фазу, относительно более плотную фазу или их комбинацию. Текучая среда может контактировать с первым пучком 508а волокон и протекать по первому проточному каналу 526 до тех пор, пока текучая среда не достигнет границы 510 раздела. Как описано ранее, фазы текучей среды могут иметь различное сродство к волокнам пучка 508а волокон, что может приводить к тому, что одна фаза по меньшей мере частично протекает вдоль отдельных волокон, а вторая фаза по меньшей мере частично протекает между отдельными волокнами. Граница 510 раздела может содержать разделенные слои двух фаз текучей среды. Как обсуждалось ранее, две несмешиваемые фазы текучей среды могут самопроизвольно разделяться на две отдельные фазы после прохождения пучка волокон из-за различий в плотности, полярности, межмолекулярных силах или любой их комбинации. Относительно более легкая фаза текучей среды может поступать во второй проточный канал 528, как указано стрелкой 536, а относительно более плотная фаза, отделенная на границе 510 раздела, может поступать в третий проточный канал 530, как указано стрелкой 538. Относительно более легкая фаза, отделенная на границе 510 раздела, может протекать через второй пучок 508b волокон во втором проточном канале 528 к узлу 524 перфорированной пластины.

[0046] После того, как относительно менее плотная фаза прошла по второму проточному каналу 526, относительно менее плотная фаза может смешиваться с дополнительной относительно более плотной фазой, текущей во второй проточный канал 528 и третий проточный канал 530 через отверстия 525 перфорации. Относительно менее плотная фаза может смешиваться со свежей относительно более плотной фазой, поступающей из отверстий 525 перфорации, и поступать в третий проточный канал 530, как показано стрелкой 550. Текучая среда, содержащая относительно менее плотную фазу с границы 510 раздела и дополнительную относительно более плотную фазу, может контактировать с третьим пучком 508 с волокон и протекать по третьему проточному каналу 530, пока текучая среда не достигнет границы 518 раздела. На границе 518 раздела фазы могут снова расслаиваться на отдельные слои. Коалесцер 516 может способствовать коалесценции захваченных капель с образованием разделенных фазовых слоев. Относительно более легкая фаза может выводиться через первое выходное отверстие 520, а относительно более плотная фаза может выводиться через второе выходное отверстие 522.

[0047] Хотя некоторые варианты осуществления, раскрытые в настоящем документе, рассматривались с точки зрения применений, связанных с контактированием жидкости с жидкостью, любой из предыдущих вариантов осуществления, в том числе те, которые раскрыты на фиг. 1, 2, 3А, 3В, 4А, 4В, 4С, 4D, 5А, 5В или 5С, может быть использован в применениях, связанных с контактированием газа с жидкостью, в которых относительно менее плотной фазой является газ или пар, а относительно более плотной фазой является жидкость. Кроме того, любой из ранее раскрытых вариантов осуществления может быть использован в применениях для осуществления реакций, в которых химическая реакция происходит между жидкостями - для применений, связанных с контактированием жидкости с жидкостью, или между газом и жидкостью - для применений, связанных с контактированием газа с жидкостью. В применениях, связанных с катализаторами, пучки волокон могут включать в себя катализатор, которым пропитаны волокна пучков волокон, или который иным образом прикреплен к волокнам пучков волокон. Некоторые примеры катализаторов могут включать в себя, но не ограничиваются ими, катализаторы, содержащие никель, кобальт, железо и другие переходные металлы. Некоторые реакции могут проводиться при температурах в диапазоне примерно от 0-2200°F (255 - 1478 К) и 0-2000 фунтов на квадратный дюйм (psig). Некоторые конкретные реакции и применения могут включать в себя, например, биореакторы, паровое преобразование метана, реакции облагораживания углеводородов, алкилирование, гидрообработку и реакции гомогенного катализа.

[0048] Соответственно, настоящее раскрытие может предусматривать способы, системы и устройства, которые могут относиться к контактированию текучей среды с текучей средой. Способы, системы и устройства могут включать в себя любую из различных функций, раскрытых в настоящем документе, включая в себя одно или несколько из следующих утверждений.

[0049] Утверждение 1. Устройство, содержащее: корпус; первую перегородку в корпусе, определяющую первый проточный канал между корпусом и первой перегородкой; первый пучок волокон, расположенный внутри первого проточного канала; вторую перегородку в корпусе, определяющую второй проточный канал между первой перегородкой и второй перегородкой; третью перегородку в корпусе, определяющую третий проточный канал между второй перегородкой и третьей перегородкой; и второй пучок волокон, расположенный внутри третьего проточного канала.

[0050] Утверждение 2. Волоконно-пучковый контактор по утверждению 1, в котором сосуд дополнительно содержит первое входное отверстие, сообщающееся по текучей среде с первым проточным каналом.

[0051] Утверждение 3. Волоконно-пучковый контактор по любому из утверждений 1-2, в котором сосуд дополнительно содержит второе входное отверстие, сообщающееся по текучей среде со вторым проточным каналом.

[0052] Утверждение 4. Волоконно-пучковый контактор по любому из утверждений 1-3, в котором первый проточный канал и второй проточный канал сообщаются по текучей среде, и второй проточный канал и третий проточный канал сообщаются по текучей среде.

[0053] Утверждение 5. Волоконно-пучковый контактор по любому из утверждений 1-4, в котором между корпусом и третьей перегородкой определен четвертый проточный канал, причем внутри четвертого проточного канала расположен коалесцер.

[0054] Утверждение 6. Волоконно-пучковый контактор по любому из утверждений 1-5, дополнительно содержащий узел перфорированной пластины, содержащий пластину, множество отверстий в пластине и множество направленных вниз труб, которые отходят от пластины и расположены так, чтобы пропускать текучую среду через дополнительные отверстия в пластине.

[0055] Утверждение 7. Волоконно-пучковый контактор по любому из утверждений 1-6, в котором пучки волокон содержат катализатор.

[0056] Утверждение 8. Способ, включающий в себя: введение текучей среды, содержащей первую несмешиваемую фазу и вторую несмешиваемую фазу, в сосуд контактирования, включающее в себя несколько стадий контактирования: пропускание текучей среды через первый пучок волокон, расположенный в сосуде контактирования; отделение по меньшей мере части первой несмешиваемой фазы от второй несмешиваемой фазы; и пропускание отделенной части первой несмешиваемой фазы через второй пучок волокон, расположенный в сосуде контактирования.

[0057] Утверждение 9. Способ по утверждению 8, в котором сосуд контактирования содержит набор вложенных трубопроводов и множество проточных каналов между набором вложенных трубопроводов.

[0058] Утверждение 10. Способ по любому из утверждений 8-9, в котором первая несмешиваемая фаза содержит углеводородную текучую среду, а вторая несмешиваемая фаза содержит водосодержащую текучую среду.

[0059] Утверждение 11. Способ по любому из утверждений 8-10, в котором водосодержащая текучая среда содержит по меньшей мере один элемент, выбранный из группы, состоящей из амина, гидроксида, гомогенного катализатора, бактерий, фермента и их комбинаций.

[0060] Утверждение 12. Способ по любому из утверждений 8-11, в котором этап разделения включает в себя отстаивание текучей среды и формирование разделенных слоев первой несмешиваемой фазы и второй несмешиваемой фазы

[0061] Утверждение 13. Способ по любому из утверждений 8-12, дополнительно включающий в себя смешивание отделенной части первой несмешиваемой фазы с дополнительной второй несмешиваемой фазой перед этапом пропускания отделенной части первой несмешиваемой фазы через второй пучок волокон.

[0062] Утверждение 14. Способ по любому из утверждений 8-13 дополнительно включающий в себя контактирование отделенной части первой несмешиваемой фазы с коалесцером после этапа пропускания отделенной части первой несмешиваемой фазы через второй пучок волокон.

[0063] Утверждение 15. Способ по любому из утверждений 8-14, в котором по меньшей мере один из первого пучка волокон, второго пучка волокон, или оба пучка содержат катализатор, причем способ дополнительно включает в себя контактирование по меньшей мере одной из первой несмешиваемой фазы, второй несмешиваемой фазы, или обеих фаз с катализатором, тем самым осуществляя катализ реакции между по меньшей мере одним химическим веществом, присутствующим по меньшей мере в одной из первой несмешиваемой фазы, второй несмешиваемой фазы, или в обеих фазах.

[0064] Утверждение 16. Способ, включающий в себя: введение текучей среды, содержащей углеводородную текучую среду и водосодержащую текущую среду, в сосуд контактирования; пропускание текучей среды через первый пучок волокон, расположенный в сосуде контактирования; отделение части углеводорода от текучей среды; объединение отделенной части углеводорода с дополнительным количеством водного раствора с образованием второй текучей среды; и пропускание второй текучей среды через второй пучок волокон, расположенный в сосуде контактирования.

[0065] Утверждение 17. Способ по утверждению 16, в котором водосодержащая текучая среда содержит гидроксид.

[0066] Утверждение 18. Способ по любому из утверждений 16-17, в котором водосодержащая текучая среда содержит по меньшей мере один элемент, выбранный из группы, состоящей из амина, гомогенного катализатора, бактерий, фермента и их комбинаций.

[0067] Утверждение 19. Способ по любому из утверждений 16-18, дополнительно включающий в себя отделение второй части углеводородной текучей среды от второй текучей среды, объединение второй части углеводородной текучей среды с дополнительным количеством водосодержащей текучей среды для образования третьей текучей среды и пропускание третьей текучей среды через третий пучок волокон, расположенный в сосуде контактирования.

[0068] Утверждение 20. Способ по любому из утверждений 16-19, в котором по меньшей мере один из первого пучка волокон, второго пучка волокон, или оба пучка волокон содержат катализатор.

[0069] Таким образом, настоящее изобретение хорошо приспособлено для достижения упомянутых целей и преимуществ, а также тех, которые присущи ему. Конкретные варианты осуществления, раскрытые выше, являются только иллюстративными, поскольку настоящее изобретение может быть изменено и реализовано различными, но эквивалентными способами, очевидными для специалистов в данной области, обладающими преимуществами изложенного в настоящем документе раскрытия. Хотя обсуждаются отдельные варианты осуществления, настоящее раскрытие охватывает все комбинации всех этих вариантов осуществления. Кроме того, не предполагается никаких ограничений в отношении деталей конструкции или компоновки, показанных здесь, кроме тех, которые описаны в формуле изобретения ниже. Кроме того, термины в формуле изобретения имеют их простое, обычное значение, если иное не определено заявителем явно и четко. Следовательно, очевидно, что конкретные иллюстративные варианты осуществления, раскрытые выше, могут быть изменены или модифицированы, и все такие варианты рассматриваются в рамках объема и идеи настоящего изобретения. Если существует какое-либо противоречие в употреблении слова или термина в настоящем описании и одном или нескольких патентах или других документах, которые могут быть включены в настоящий документ посредством ссылки, следует использовать определения, соответствующие настоящему описанию.

Изобретение относится к операции контактирования текучей среды с текучей средой, при которой две текучие среды приводят в тесный контакт, чтобы способствовать массопереносу между текучими средами, реакции между компонентами в текучих средах или тому и другому. Способ массопереноса от текучей среды к текучей среде может включать в себя введение текучей среды, содержащей первую несмешиваемую фазу и вторую несмешиваемую фазу, в сосуд контактирования, включающее в себя несколько стадий контактирования: пропускание текучей среды через первый пучок волокон, расположенный в сосуде контактирования, отделение по меньшей мере части первой несмешиваемой фазы от второй несмешиваемой фазы и пропускание отделенной части первой несмешиваемой фазы через второй пучок волокон, расположенный в сосуде контактирования. Технический результат изобретения - увеличение площади контакта между текучими средами в процессе контактирования текучей среды с текучей средой. 6 н. и 17 з.п. ф-лы, 11 ил.

1. Волоконно-пучковый контактор, содержащий:

корпус;

первую перегородку в корпусе, определяющую первый проточный канал между корпусом и первой перегородкой;

первый пучок волокон, расположенный внутри первого проточного канала;

вторую перегородку в корпусе, определяющую второй проточный канал между первой перегородкой и второй перегородкой;

третью перегородку в корпусе, определяющую третий проточный канал между второй перегородкой и третьей перегородкой; и

второй пучок волокон, расположенный внутри третьего проточного канала,

при этом волоконно-пучковый контактор выполнен с возможностью обеспечения протекания фазы текучей среды из первого проточного канала во второй проточный канал, а также с возможностью обеспечения протекания относительно более плотной фазы текучей среды из первого проточного канала в третий проточный канал.

2. Волоконно-пучковый контактор по п. 1, в котором сосуд дополнительно содержит первое входное отверстие, сообщающееся по текучей среде с первым проточным каналом.

3. Волоконно-пучковый контактор по п. 1, в котором сосуд дополнительно содержит второе входное отверстие, сообщающееся по текучей среде со вторым проточным каналом.

4. Волоконно-пучковый контактор по п. 1, в котором первый проточный канал и второй проточный канал сообщаются по текучей среде и второй проточный канал и третий проточный канал сообщаются по текучей среде.

5. Волоконно-пучковый контактор по п. 1, в котором между корпусом и третьей перегородкой определен четвертый проточный канал, причем внутри четвертого проточного канала расположен коалесцер.

6. Волоконно-пучковый контактор по п. 1, дополнительно содержащий узел перфорированной пластины, содержащий пластину, множество отверстий в пластине и множество направленных вниз труб, которые отходят от пластины и расположены так, чтобы пропускать текучую среду через дополнительные отверстия в пластине.

7. Волоконно-пучковый контактор по п. 1, в котором пучки волокон содержат катализатор.

8. Способ массопереноса от текучей среды к текучей среде, включающий в себя:

введение текучей среды, содержащей первую несмешиваемую фазу и вторую несмешиваемую фазу, в сосуд контактирования, содержащий корпус; первую перегородку в корпусе, определяющую первый проточный канал между корпусом и первой перегородкой; первый пучок волокон, расположенный внутри первого проточного канала; вторую перегородку в корпусе, определяющую второй проточный канал между первой перегородкой и второй перегородкой; третью перегородку в корпусе, определяющую третий проточный канал между второй перегородкой и третьей перегородкой; и второй пучок волокон, расположенный внутри третьего проточного канала;

пропускание текучей среды через первый пучок волокон, расположенный внутри первого проточного канала;

отделение по меньшей мере части первой несмешиваемой фазы от второй несмешиваемой фазы; и

пропускание отделенной части первой несмешиваемой фазы через второй проточный канал ко второму пучку волокон, расположенному внутри третьего проточного канала; и

пропускание по меньшей мере части второй несмешиваемой фазы из первого проточного канала в третий проточный канал.

9. Способ по п. 8, в котором сосуд контактирования содержит набор вложенных трубопроводов и множество проточных каналов между набором вложенных трубопроводов.

10. Способ по п. 8, в котором первая несмешиваемая фаза содержит углеводородную текучую среду, а вторая несмешиваемая фаза содержит водосодержащую текучую среду.

11. Способ по п. 10, в котором водосодержащая текучая среда содержит по меньшей мере один элемент, выбранный из группы, состоящей из амина, гидроксида, гомогенного катализатора, бактерий, фермента и их комбинаций.

12. Способ по п. 8, в котором этап разделения включает в себя отстаивание текучей среды и формирование разделенных слоев первой несмешиваемой фазы и второй несмешиваемой фазы.

13. Способ по п. 8, дополнительно включающий в себя смешивание отделенной части первой несмешиваемой фазы с дополнительной второй несмешиваемой фазой перед этапом пропускания отделенной части первой несмешиваемой фазы через второй пучок волокон.

14. Способ по п. 8, дополнительно включающий в себя контактирование отделенной части первой несмешиваемой фазы с коалесцером после этапа пропускания отделенной части первой несмешиваемой фазы через второй пучок волокон.

15. Способ по п. 8, в котором по меньшей мере один из первого пучка волокон, второго пучка волокон или оба пучка содержат катализатор, причем способ дополнительно включает в себя контактирование по меньшей мере одной из первой несмешиваемой фазы, второй несмешиваемой фазы или обеих фаз с катализатором, тем самым осуществляя катализ реакции между по меньшей мере одним химическим веществом, присутствующим по меньшей мере в одной из первой несмешиваемой фазы, второй несмешиваемой фазы или в обеих фазах.

16. Способ массопереноса от текучей среды к текучей среде, включающий в себя:

введение текучей среды, содержащей углеводородную текучую среду и водосодержащую текущую среду, в сосуд контактирования, содержащий корпус; первую перегородку в корпусе, определяющую первый проточный канал между корпусом и первой перегородкой; первый пучок волокон, расположенный внутри первого проточного канала; вторую перегородку в корпусе, определяющую второй проточный канал между первой перегородкой и второй перегородкой; третью перегородку в корпусе, определяющую третий проточный канал между второй перегородкой и третьей перегородкой; и второй пучок волокон, расположенный внутри третьего проточного канала;

пропускание текучей среды через первый пучок волокон, расположенный внутри первого проточного канала;

отделение части углеводорода от текучей среды с образованием отделенной части углеводорода и отделенной водной части;

пропускание отделенной части углеводорода через второй проточный канал и объединение отделенной части углеводорода с дополнительным количеством водного раствора с образованием второй текучей среды;

пропускание отделенной водной части из первого проточного канала в третий проточный канал; и

пропускание второй текучей среды через второй пучок волокон, расположенный внутри третьего проточного канала.

17. Способ по п. 16, в котором водосодержащая текучая среда содержит гидроксид.

18. Способ по п. 16, в котором водосодержащая текучая среда содержит по меньшей мере один элемент, выбранный из группы, состоящей из амина, гомогенного катализатора, бактерий, фермента и их комбинаций.

19. Способ по п. 16, дополнительно включающий в себя отделение второй части углеводородной текучей среды от второй текучей среды, объединение второй части углеводородной текучей среды с дополнительным количеством водосодержащей текучей среды для образования третьей текучей среды и пропускание третьей текучей среды через третий пучок волокон, расположенный в сосуде контактирования.

20. Способ по п. 16, в котором по меньшей мере один из первого пучка волокон, второго пучка волокон или оба пучка волокон содержат катализатор.

21. Волоконно-пучковый контактор, содержащий:

корпус;

первую перегородку в корпусе, определяющую первый проточный канал между корпусом и первой перегородкой;

первый пучок волокон, расположенный внутри первого проточного канала;

вторую перегородку в корпусе, определяющую второй проточный канал между первой перегородкой и второй перегородкой;

третью перегородку в корпусе, определяющую третий проточный канал между второй перегородкой и третьей перегородкой;

второй пучок волокон, расположенный внутри третьего проточного канала;

четвертый проточный канал, определенный между корпусом и третьей перегородкой; и

коалесцер, расположенный внутри четвертого проточного канала.

22. Волоконно-пучковый контактор, содержащий:

корпус;

первую перегородку в корпусе, определяющую первый проточный канал между корпусом и первой перегородкой;

первый пучок волокон, расположенный внутри первого проточного канала;

вторую перегородку в корпусе, определяющую второй проточный канал между первой перегородкой и второй перегородкой;

третью перегородку в корпусе, определяющую третий проточный канал между второй перегородкой и третьей перегородкой;

второй пучок волокон, расположенный внутри третьего проточного канала; и

узел перфорированной пластины, содержащий пластину, множество отверстий в пластине и множество направленных вниз труб, которые отходят от пластины и расположены так, чтобы пропускать текучую среду через дополнительные отверстия в пластине, причем узел перфорированной пластины расположен с возможностью обеспечения протекания текучей среды в первый проточный канал.

23. Волоконно-пучковый контактор, содержащий:

корпус;

первую перегородку в корпусе, определяющую первый проточный канал между корпусом и первой перегородкой;

первый пучок волокон, расположенный внутри первого проточного канала;

вторую перегородку в корпусе, определяющую второй проточный канал между первой перегородкой и второй перегородкой;

третью перегородку в корпусе, определяющую третий проточный канал между второй перегородкой и третьей перегородкой; и

второй пучок волокон, расположенный внутри третьего проточного канала, причем пучки волокон содержат катализатор.