ES2199391T3 - Conjunto y metodo para cargar particulas en un recipiente. - Google Patents

Abstract

LA INVENCION SE REFIERE A UN CONJUNTO CARGADOR DE PARTICULAS PARA CARGAR PARTICULAS EN UN RECIPIENTE FORMANDO UN LECHO DE PARTICULAS QUE COMPRENDA UNA CAPA DE PARTICULAS INTERIOR Y UNA EXTERIOR CONCENTRICAS DISPUESTAS RADIALMENTE, CONTENIENDO DICHA CAPA INTERIOR AL MENOS UN TIPO DE PARTICULAS DE DIFERENTE GRANULOMETRIA O COMPOSICION O DE DIFERENTE GRANULOMETRIA Y COMPOSICION QUE EL TIPO DE PARTICULAS PRESENTE EN LA CAPA EXTERIOR ANTEDICHA.

Description

Conjunto y método para cargar partículas en un recipiente.

Campo de la invención

La invención se refiere a la carga de dos o más capas separadas de adsorbente sobre recipientes de "flujo radial", que contienen los adsorbentes utilizados en instalaciones que emplean procedimiento de adsorción de oscilación térmica (TSA), oscilación por presión (PSA), oscilación por vacío (VSA), u oscilación por vacío y presión (VPSA), para la separación de componentes de un fluido, en especial oxígeno (o nitrógeno) del aire. Más en general, la invención se refiere a la carga de cualquier recipiente (en particular, un recipiente de adsorción) con dos o más capas de partículas separadas y concéntricas dispuestas radialmente (en particular partículas adsorbentes) de composición y/o granulometría diferentes.

Descripción de la técnica anterior

En cualquier recipiente de adsorción es deseable con frecuencia cargar tipos diferentes de adsorbentes sobre varias áreas del lecho adsorbente de un recipiente, para retirar o tratar componentes diferentes de un fluido que pasa a través de dicho adsorbente. En un recipiente de flujo axial, esto requiere colocar los adsorbentes en el recipiente en capas horizontales, lo cual se efectúa fácilmente. En un recipiente de flujo radial (es decir, un recipiente en el que el fluido que ha de ser tratado fluye a través del lecho adsorbente mientras dicho fluido fluye en una dirección radial, típicamente de modo radial hacia dentro), dicha carga se hace difícil debido a que en ese recipiente, las capas están dispuestas radialmente y la interfaz entre las capas está orientada paralela al campo de gravedad.

La técnica anterior ha intentado resolver este problema de modos diferentes. Uno de los primeros de dichos modos hace uso de tabiques construidos dentro del lecho, que dividen de modo efectivo el área del lecho adsorbente en múltiples lechos adsorbentes concéntricos y separados, que son cargados luego individualmente. Esto se muestra en las patentes de EE.UU. 3.620.685, que utiliza unos cilindros perforados concéntricos montados permanentemente para retener cada capa de catalizador, y 4.541.851 que utiliza unas rejillas cilíndricas para retener cada capa de adsorbente. En cada caso, se añade al recipiente una estructura considerable, que aumenta indeseablemente su coste. Además del aumento de la caída de presión, la presencia de estos tabiques puede afectar adversamente al contacto entre el fluido y el adsorbente, un fenómeno denominado "ensombrecimiento" en la técnica correspondiente.

En un segundo método, el lecho de flujo radial es dividido en secciones de lecho verticales apiladas, separadas por tabiques horizontales sólidos. Después de cargada la primera sección de lecho con un tipo de adsorbente, es instalado el tabique, y luego es cargada la segunda sección con otro tipo de adsorbente, como en la patente de EE.UU. 5.232.479. Alternativamente, cada sección puede ser cargada individualmente a través de tubos de llenar separados, como en la patente de EE.UU. 4.698.072. Cada una es el equivalente a dos lechos de flujo radial de adsorbente sencillos, apilados uno sobre otro. Esto no sólo aumenta considerablemente la estructura del recipiente, sino que aumenta también indeseablemente la altura del lecho, lo que aumenta el riesgo de: I) mala distribución del flujo; II) aumento de la caída de presión a través del lecho adsorbente; y III) aumento del volumen hueco. Uno cualquiera de los procedimientos expuestos afectará adversamente a la eficiencia del funcionamiento del recipiente.

Otro procedimiento para la carga de partículas dentro de un recipiente para formar un lecho de ellas, que comprende capas de partículas concéntricas dispuestas radialmente interiores y exteriores, cuya capa interior contiene al menos un tipo de partículas de granulometría y/o composición diferente al tipo de partículas contenidas en dicha capa exterior, se describe en el documento WO-A 96/17678. En el procedimiento y sistema sugeridos en ese documento, las partículas de las capas interior y exterior son suministradas al recipiente desde unos medios de tolva de alimentación a través de dispositivos de vertido, que son girados dentro del recipiente a lo largo de la superficie del lecho adsorbente, y que al continuar la operación de carga de partículas son levantados en sincronismo, con elevación de la superficie del lecho adsorbente de la parte inferior del recipiente hacia la parte superior del mismo. Para suministrar a los dispositivos de vertido las partículas requeridas, los medios de tolva de alimentación están montados sobre un soporte giratorio, y están conectados a los dispositivos de vertido mediante mangueras flexibles. Para evitar la mezcla de las partículas de las capas de lecho de adsorbente individuales, durante la operación de llenar el recipiente, dichos dispositivos de vertido están dotados de unas barreras deslizantes que están enterradas a cierta distancia en el lecho adsorbente, y son levantadas juntas con los dispositivos de vertido durante la operación de carga.

Aunque la necesidad de proporcionar divisores instalados fijos entre las capas de lecho adsorbente se evita en el procedimiento y sistema sugerido en el documento WO-A 96/17678, existe una contrapartida importante, ya que no pueden conseguirse empaquetaduras de alta densidad.

Se han desarrollado varios tipos de aparatos para la carga de recipientes con material en partículas, como se describe, por ejemplo, en las patentes de EE.UU. 3.972.686 y 4.159.785. Sin embargo, tales equipos son capaces de distribuir sólo un único tipo de capa de partículas sencilla, y no están destinados a distribuir simultáneamente dos o más tipos de partículas diferentes, y mucho menos a distribuir adsorbentes múltiples en capas concéntricas y separadas dispuestas radialmente.

La patente de EE.UU. 5.324.159 está dirigida también a un cargador de partículas para distribuir un único tipo de ellas cada vez.

De acuerdo con ello, existe la necesidad en la técnica de una solución adecuada y económica del problema de la carga de recipientes (en especial recipientes grandes), con dos o más capas de partículas separadas, concéntricas, y dispuestas radialmente. La necesidad resulta particularmente aguda en el caso de recipientes grandes que contienen partículas adsorbentes, en especial partículas adsorbentes empleadas en la separación de oxígeno o nitrógeno del aire en varios procedimientos de PSA, VSA, o VPSA, que resultan particularmente sensibles a consideraciones de coste. En dichos procedimientos hay una necesidad siempre presente de reducción del capital y/o de los costes de trabajo, con vistas a la reducción general del coste sin comprometer la calidad del producto, en especial la pureza.

Seguidamente, se considera que la referencia al procedimiento VPSA incluye la referencia a los procedimientos PSA o VSA; la referencia a adsorbentes incluirá no sólo partículas adsorbentes (tales como zeolitas), sino también otros tipos de partículas utilizadas en recipientes de flujo radial, tales como partículas catalizadoras o partículas no adsorbentes de distribución de flujo.

Con respecto al procedimiento VPSA, un recipiente "grande" es aquél que tiene un diámetro superior a 1,83 m. La producción de un recipiente grande es de al menos 60 toneladas de aire al día.

El término "granulometría" se refiere a propiedades de las partículas tales como el tamaño, (preferiblemente de hasta 6 mm, aproximadamente), forma (por ejemplo, esférica, cilíndrica o extruída, y/o no uniforme), y/o a la textura.

"Adsorbentes diferentes", "tipos de partículas diferentes", o "materiales en partículas diferentes", se refieren a dos o más adsorbentes o partículas (al menos una de las cuales puede estar en forma de mezcla adsorbente o en partículas), diferentes entre sí en composición o granulometría.

Objetos de la invención

Un objeto de la invención es proporcionar un método y aparato mejorados para la carga de un recipiente con al menos dos capas concéntricas distintas dispuestas radialmente, de diferentes materiales en partículas. Otros objetos de la invención incluyen uno o más de los siguientes:

1) efectuar la operación de llenar el recipiente a una velocidad adecuada, llenándolo simultáneamente con ambos (o con todos) los tipos de adsorbentes, y continuar la operación de llenarlo sustancialmente sin interrupción;

2) emplear un número pequeño de personal para llevar a cabo y supervisar la totalidad, o sustancialmente toda la operación de llenar el recipiente (preferiblemente con una sola persona);

3) prescindir de la necesidad de incorporar a la estructura del recipiente permanente características tales como divisores autoestables o tabiques diseñados para mantener las capas de partículas separadas, cuyas características se añaden a los costes de capital del recipiente pero que carecen de utilidad o son perjudiciales para la eficiencia de la operación de adsorción a la que el recipiente lleno está diseñado para trabajar;

4) conseguir al menos una densidad de empaquetadura uniforme y alta a través de cada una de las capas;

5) conseguir una interfaz limpia (vertical) y no mellada o rugosa entre capas adyacentes de partículas; y

6) conseguir una interfaz aguda, es decir, reducir la anchura radial de una zona de mezcla de interfaz que contiene partículas de ambas capas adsorbentes.

Sumario de la invención

La invención es un conjunto cargador de partículas como se define en la reivindicación 1, y un método para cargar las partículas en un recipiente como se define en la reivindicación 9. En particular, aquí se describe un cargador de partículas y un método que simultáneamente coloca los adsorbentes u otros materiales granulares o en partículas, de al menos dos tipos, en capas concéntricas separadas de partículas dispuestas radialmente dentro de un recipiente. La anchura radial de cada capa y su emplazamiento radial están predeterminados, y pueden ser controlados. Los diferentes adsorbentes son dejados caer sobre sus respectivas secciones en el recipiente de modo sustancialmente simultaneo y al mismo régimen volumétrico por unidad de área superficial (m^{3}/s/m^{2}). Como resultado, la parte de lecho adsorbente del recipiente se llena por completo a velocidad uniforme y con densidad alta y uniforme de empaquetadura (al menos, del 5 al 10% superior a la conseguida por los métodos mencionados de la técnica anterior). La invención mantiene capas concéntricas separadas de los diversos tipos de adsorbentes, y una densidad uniforme de empaquetadura del adsorbente dentro de cada capa. La invención elimina la necesidad de aumentar la altura del recipiente para acomodar secciones de lecho vertical, en vez de concéntricas. o de añadir al recipiente cualquier estructura sustancial, permanente, y autoestable. La operación de llenar se efectúa a una velocidad industrialmente aceptable, y puede ser controlada por un único operador. Lo expuesto da por resultado, entre otras, una o más de las siguientes ventajas: menor coste del recipiente; un procedimiento con menor caída de presión; volúmenes huecos del recipiente reducidos; densidad de empaquetadura del adsorbente uniforme y más alta; y mejora en la distribución del flujo radial a través del lecho. El aparato de la invención está dotado de una tolva múltiple y sistemas de alimentación de secciones múltiples, para acomodar los diversos tipos de partículas y mantenerlas en chorros de partículas separados, y para dirigir cada tipo de adsorbente a una sección predeterminada del recipiente, donde una capa de ese adsorbente particular ha de ser depositada. La invención encuentra una aplicación particular a los recipientes de flujo radial, para la separación del oxígeno y nitrógeno del aire mediante el uso del procedimiento VPSA.

Breve descripción de los dibujos

Seguidamente se describe la invención con referencia a los dibujos que se acompañan, en los que:

- la fig. 1 muestra un corte transversal axial de un recipiente de flujo radial que comprende un lecho adsorbente con dos capas A y B de adsorbente dispuestas concéntricamente. El lecho ha sido llenado utilizando el aparato y método de la presente invención;

- la fig. 2 es una vista de un corte transversal axial del aparato de carga de partículas de acuerdo con la invención. Esta realización cuenta con dos brazos giratorios opuestos diametralmente, cada uno de cuyos brazos deposita dos capas adsorbentes diferentes;

- la fig. 3 es una vista de un corte transversal axial detallado de una realización de un brazo giratorio de acuerdo con la realización de la fig. 2;

- las figs. 4A y 4B muestran un corte transversal axial de otra realización de cargador de partículas para la distribución de tres tipos de adsorbentes, cada uno dispuesto en una capa separada radialmente;

- la fig. 5 muestra una vista detallada de un corte transversal axial, de otra realización de un brazo giratorio doble, uno de cuyos brazos se emplea para depositar una primera capa de adsorbente, y el otro brazo giratorio se emplea para depositar otra capa de adsorbente;

- las figs. 6A a 6E muestran vistas esquemáticas de una serie de dispositivos separadores que pueden ser empleados en conjunción con un cargador de partículas de acuerdo con la invención, y cada uno de los dispositivos sirve para reducir la mezcla de dos tipos de adsorbentes en la interfaz entre dos capas.

Descripción detallada de las realizaciones preferidas

El recipiente 1 de flujo radial, mostrado en corte transversal en la fig. 1, comprende una sección 2 de lecho adsorbente que a su vez comprende una pared lateral exterior 3 y una pared lateral interior 4. Ambas paredes laterales 3 y 4 son cilíndricas, y permiten el flujo del fluido que ha de ser tratado en el recipiente, lo que asegura una distribución del fluido sustancialmente uniforme a través de todo el lecho. La base 5 del lecho adsorbente es anular y no permeable al fluido, al igual que el techo 6 del lecho adsorbente. La sección 2 del lecho adsorbente comprende las capas adsorbentes concéntricas 7 y 8. La capa exterior 7 está compuesta del adsorbente A, y la capa interior 8 está compuesta del adsorbente B. Ambas capas tienen una anchura H entre la base 5 y la parte superior 6 del lecho. La interfaz 9 de los adsorbentes A y B (es decir, la interfaz de las capas 7 y 8) no comprende en esta realización tabique alguno u otro elemento de la estructura del recipiente.

De manera ideal, la interfaz 9 será justamente una superficie cilíndrica como se muestra en la fig. 1, sin anchura radial apreciable. No obstante, en la práctica puede haber alguna mezcla de A y B en dicha interfaz, lo que hará que ésta tenga una cierta anchura radial (no mostrada). La presente invención proporciona también un método y aparato para reducir la anchura radial de la interfaz entre los diferentes adsorbentes. Adicionalmente, debido al relleno simultáneo de las capas y a la velocidad uniforme de dicho relleno, dicha interfaz tendrá un perfil recto y no mellado o en forma de espina de pescado. Es decir, que la interfaz estará sustancialmente libre de intrusiones separadas de una capa de adsorbente dentro de la otra, lo que daría lugar a dicha configuración mellada o de espina a dicha interfaz, apartándose dichas melladuras de la vertical de 6,35 a 12,7 mm o más.

La fig. 1 muestra también un sistema de distribución del flujo de entrada de fluido, que comprende una entrada 16 de fluido, un conducto 17 de entrada de flujo radial formada: I) entre la pared inferior y exterior 18 del recipiente y un cono 19 invertido de distribución de flujo de entrada situado dentro del fondo del recipiente 1; y II) entre la pared lateral exterior 20 del recipiente y la pared lateral exterior 3 del lecho adsorbente a nivel de la sección 2 de lecho adsorbente. El sistema de flujo de salida de fluido del recipiente comprende una cámara cilíndrica anular 22 formada por una pared lateral cilíndrica interior 4 de la sección de lecho adsorbente, la base 23, y la barrera 24 de fluido cilíndrica anular. La cámara 22 recibe el fluido que fluye radialmente y que sale del lecho adsorbente 2, y está conectada al conducto 25 formado por la pared cilíndrica interior 26 de la barrera de fluido 24. El conducto 25 está conectado a la salida 27 de fluido.

El fluido que ha de ser tratado, tal como aire, durante la fase de adsorción del procedimiento, por ejemplo VPSA, fluye dentro del recipiente 1 a través de la entrada 16, luego fluye radialmente hacia arriba y hacia abajo dentro del conducto 17 de flujo de entrada, y después fluye hacia arriba y radialmente hacia dentro de la parte 17' del conducto 17 formada por la pared exterior 20 y la pared lateral 3 del lecho. El fluido fluye entonces radialmente hacia dentro a través de la sección 2 de lecho adsorbente; primero a través del adsorbente A (capa exterior 7) y luego a través del adsorbente B (capa interior 8). El producto fluido sale a través de la pared permeable 4 y fluye hacia abajo por el conducto 22, radialmente hacia dentro en el fondo 22', y luego hacia arriba a lo largo del conducto 25, y sale del recipiente a través de la salida 26.

La fig. 2 muestra un corte transversal axial de una realización de un cargador de partículas de brazo giratorio de acuerdo con la invención. Esta realización comprende dos brazos giratorios 230 y 230', lo que es preferido (aunque puedan ser utilizados un único brazo giratorio, o tres o más de ellos). En la fig. 2 se muestra un cargador adsorbente doble 201 para un lecho adsorbente de flujo radial (tal como el lecho del recipiente de la fig. 1). El cargador 201 está montado giratoriamente sobre un soporte y un conjunto de giro 240. Dicho conjunto de giro 240 comprende dos pestañas fijas 245 en forma de L sobre los soportes enhiestos 246, una correa de accionamiento 242, un motor 241, y un controlador 243. Las pestañas 245 cooperan con una pestaña giratoria 249 sujeta a una tolva 203, para permitir el giro del cargador. Los soportes 246 están montados a la placa de montaje fija 247, que forma parte también del conjunto 240. La placa 247 está fija a la parte superior de un recipiente de adsorción (no mostrado) a través de los brazos de apoyo 248. Los conjuntos de tolva 202 y 203 y los brazos giratorios 230, 230', giran en torno al eje vertical central accionado por la correa 242. El motor 242 acciona dicha correa 242. El giro y la carga del cargador 201, así como la deposición de las capas de adsorbente, son controlados por el controlador 243, que controla la velocidad de giro así como el caudal del adsorbente. Las partículas son cargadas sobre el cargador 201 desde unos tambores, tal como el 244.

Siguiendo con la referencia a la fig. 2, el conjunto 202 de tolva interior es para la carga del adsorbente interior (B en la fig. 1). El conjunto 203 de tolva exterior es para la carga del adsorbente exterior (A en
la fig. 1).

El conjunto 202 de tolva interior comprende una tolva 204 que a su vez comprende una parte 206 de estante, y que termina por el fondo en un cono de alimentación 208 que está conectado a un conducto 210 de sección transversal redonda y en comunicación de fluido de partículas con él, que a su vez está conectado en comunicación de fluido de partículas al conducto de canalón de adsorbente interior 231 (y 231') del brazo giratorio 230 (y 231'). El brazo giratorio 230 (y 230') se extiende radialmente hacia fuera y ligeramente hacia abajo desde el centro del conducto 210. El extremo alejado 304 del brazo giratorio 230 (y 230') mostrado en la fig. 3 llega a aproximarse a la pared del lado exterior de la sección de lecho adsorbente del recipiente que ha de ser cargado (tal como la pared 3 de la fig. 1), y se mueve en modalidad giratoria en torno a la periferia interior de la sección de lecho adsorbente del recipiente.

En la fig. 3 se muestra una vista de un corte transversal ampliado del brazo giratorio 230. Dicho brazo 230 comprende dos conductos de canalón que no se comunican entre sí: el conducto de canalón 231, que comunica con el conducto 210 de sección transversal redonda y porta el adsorbente interior para su distribución sobre el lecho, y el conducto de canalón 233, que será descrito en detalle más adelante y que porta el adsorbente exterior y lo distribuye sobre el lecho. En la fig. 2, los conductos de canalón 231 y 233 se muestran integrales con el brazo giratorio 230, aunque esto es opcional. La fig. muestra el conducto 233 encima del conducto 231, aunque esto es también opcional. Por ejemplo, el conducto de canalón para la capa adsorbente exterior podría estar envuelto y ser concéntrico con el conducto de canalón para la capa adsorbente exterior en toda la longitud de este último, y extenderse rebasando su extremo alejado. Alternativamente, los conductos 231 y 233 podrían estar dispuestos uno junto a otro o incluso separados (hasta 180º), como en la realización de la fig. 5. No obstante, se prefieren las disposiciones en las que hay un brazo giratorio doble dispuesto en torno al eje de giro, por ejemplo como en la fig. 2.

Además, con referencia a la fig. 2, el conducto 231 de canalón está dotado de orificios (234 para 231) para dejar caer las partículas de la capa adsorbente interior dentro del recipiente. Una placa divisora 232 marca el extremo alejado del conducto de canalón 231 y el límite de la deposición de dicha capa adsorbente interior, para evitar el flujo del adsorbente interior desde los orificios 303 de la parte inferior 302 del conducto de canalón 233. El tamaño y distribución de los orificios 234 y 303 se describe en la patente de EE.UU. 5.324.159, con más y mayores orificios hacia el extremo alejado del brazo giratorio, de modo que se mantenga el mismo caudal volumétrico en cada capa y en todas ellas.

El adsorbente que ha de formar la capa interior es cargado sobre la tolva 204, pasa a través del conducto 210, y se divide entre los brazos giratorios 230 y 230', se desplaza por el conducto de canalón 231 del brazo giratorio 230, y cae a través de los orificios 234 en el emplazamiento radial predeterminado del lecho adsorbente con un grosor radial también predeterminado. Simultáneamente, el adsorbente exterior es descargado a través de los orificios 303, como se describe más adelante.

Volviendo a la fig. 2, el conjunto de tolva exterior 203 a través de la cual es cargada en el recipiente la capa adsorbente exterior, rodea y es sustancialmente concéntrico con el conjunto de tolva interior 202. La pared exterior 205 del conjunto 203 de tolva exterior está construida debajo de la parte 206 de estante de tolva interior, y en torno a la pared 204. En su extremo superior, la pared 205 se abocina hacia fuera para formar un embudo 207, que es utilizado para recibir el adsorbente exterior de un tambor 244 a través de la boquilla 209. El embudo 207 está dotado de un faldón protector flexible 211 en forma de cono truncado. El faldón 211 puede estar hecho de cualquier material impermeable a vapores de agua (tal como caucho), y sirve para evitar el contacto entre el vapor de agua ambiental y el adsorbente seco. El faldón 211 es suficientemente grande y sencillo para montar sobre la boquilla 209 de tambor, y proporcionar así una protección adecuada contra el contacto con dicho vapor de agua.

El adsorbente exterior es cargado en el embudo 207 a medida que éste gira (junto con todo el cargador 201) en torno al eje central. La boquilla 209 está fija, al menos mientras las partículas están siendo cargadas sobre el conjunto 203 de tolva exterior, y no gira.

La boquilla 209 está dotada de una válvula 215 de puerta para controlar el flujo de adsorbente exterior. (Las partículas de adsorbente interior pueden ser cargadas desde un tambor con el uso del mismo tipo de válvula de puerta y disposición de boquilla). El adsorbente exterior penetra en el embudo 207 y fluye luego hacia abajo por el cilindro anular 207 formado entre la pared 205, el estante 206 de tolva interior, y la pared 204. Un cono de alimentación 219, concéntrico con el cono de alimentación 208, está dispuesto en el fondo de la pared 205 y proporciona una reducción suave del área de la sección transversal, dentro del cual puede fluir el adsorbente exterior entre el cilindro anular 217 y el conducto anular 221, concéntrico con y rodeando el conducto 210. El conducto 221 está formado entre la pared cilíndrica exterior 223 y la pared cilíndrica 212 del conducto 210. El conducto 221 conduce el adsorbente exterior al conducto de canalón 233 del brazo giratorio 230. Una placa en V invertida 235 está instalada dentro del conducto 221, para dividir el flujo adsorbente exterior igualmente entre el conducto 233 del brazo giratorio 230 y su compañero, el conducto 233' del brazo giratorio 230. Cada cara de la placa 235 tiene un orificio 235a a través del cual pasa el adsorbente exterior dentro del conducto 233 (y 233').

Los brazos giratorios 230 y 230' están fijos a la pared 223, y forman parte integrante de la totalidad del conjunto 201. El adsorbente exterior fluye dentro del conducto 233 del brazo 230 y dentro del conducto 233 radialmente por fuera, hacia el extremo alejado 301 (en la fig. 3) del brazo giratorio 230. Cuando el adsorbente exterior alcanza y rebasa la placa 232, cae hacia la parte alejada inferior 302 del conducto 233, a través de los orificios 303 de recipiente situado debajo, y deposita la capa adsorbente exterior en un emplazamiento radial predeterminado y con un grosor radial también predeterminado.

El flujo de las partículas es controlado por el tamaño, número, y separación de orificios tales como 234 y 303 (fig. 3). así como por la válvula o válvulas de puerta, en relación con el tamaño de las tolvas, conos de alimentación, y velocidad de giro. Con respecto a la velocidad de giro, la presente invención difiere de la patente de EE.UU. 5.324.159. En ambos casos, a velocidades de giro más altas, el componente tangencial de la velocidad de las partículas empuja a éstas radialmente hacia fuera, hacia la pared del núcleo adsorbente. Si sólo se está depositando un adsorbente sencillo o sólo una mezcla adsorbente, como se describe en la patente citada, puede resultar cualquier efecto adverso simplemente del hecho de ser empujadas las partículas adsorbentes contra la pared periférica del lecho. Sin embargo, cuando es empleada más de una capa de diferentes adsorbentes, la interfaz entre las capas será desplazada radialmente hacia fuera a velocidades más altas (y la zona de mezcla de la interfaz aumentará también). El desplazamiento de la interfaz cambiará la profundidad relativa de las dos capas, y dará también por resultado una densidad de empaquetadura desigual.

Por otra parte, es importante mantener las velocidades de giro suficientemente altas, no sólo para llenar el recipiente rápidamente, sino también para obtener la ventaja del aumento de la densidad.

De acuerdo con ello, la velocidad de giro debe ser hecha óptima para cada tamaño de lecho adsorbente, número de capas, granulometría y composición de cada capa, y agudeza requerida de la interfaz entre capas. Los presentes inventores han comprobado que una norma a seguir útil es, preferiblemente, que la velocidad de giro del brazo de giro esté dentro de un margen aproximado de 2 a 10 rpm, aunque pueden ser consideradas velocidades de giro menores para situaciones en las que haya múltiples brazos giratorios. La velocidad de giro óptima puede ser hallada mediante experimentación o simulación, como es común en esta técnica. La primera velocidad a tratar debe ser de 4 rpm. El desplazamiento radial de la interfaz es una función polinómica de la velocidad de giro del brazo, y es también una función polinómica del radio del brazo giratorio en el punto correspondiente a la interfaz (y a su vez, el radio del brazo depende del radio del lecho). Para una altura de caída de aproximadamente 0,61 m o más y una velocidad de giro aproximada de 4 rpm, el movimiento radialmente hacia fuera de las partículas puede no ser una función muy dependiente de la altura de caída, debido a que este movimiento puede ser contrarrestado por el arrastre del aire. Ha de tenerse en cuenta que para velocidades de giro más altas, el desplazamiento radial del material en partículas aumenta con un aumento en la altura de caída. Está previsto que la configuración de la granulometría de las partículas y el peso contribuyan a la determinación de la velocidad de giro óptima, y por ello se recomienda alguna experimentación o simulación de rutina.

Si se desea aumentar la velocidad de llenado del recipiente, los orificios de los conductos de canalón pueden ser hechos mayores. De nuevo, la distribución de los orificios es importante en el mantenimiento de un caudal volumétrico constante dentro de una capa adsorbente y a través de todas las capas. Orificios de diámetro mayor en el conducto de canalón pueden permitir un ligero aumento en la velocidad de giro.

Como resultado del flujo en corrientes separadas a través del conjunto 201 antes descrito, las partículas de los adsorbentes interior y exterior se mantienen separadas, y son descargadas desde brazo giratorio en emplazamientos radiales diferentes del lecho adsorbente 2 del recipiente 1 (fig. 1), con lo que se crean dos capas concéntricas distintas de cada capa adsorbente, dispuestas radialmente dentro del lecho adsorbente 2, y que tienen una altura y un grosor predeterminados y hacen contacto con la capa adyacente en una interfaz que está libre de elementos estructurales autoestables.

El caudal volumétrico de cada adsorbente es mantenido igual mediante el control del caudal de las partículas de un adsorbente, frente al caudal del otro adsorbente. Una densidad de empacado alta y uniforme se consigue en cada capa adsorbente, y las capas son depositadas simultáneamente. El resultado es una densidad de empacado más alta que cuando cargas enteras de partículas son descargadas en una sección de lecho adsorbente de un recipiente (como se hacía en la técnica anterior, en la que se utilizaban unos tabiques estructurales para dividir las capas). Teóricamente es posible llenar las capas radiales manualmente, alternado entre la deposición de una capa horizontal muy delgada de cada adsorbente. En función del grosor de cada capa horizontal, la interfaz puede no estar definida de modo muy agudo. No obstante, la velocidad de llenado será muy lenta, el procedimiento será de trabajo excesivamente intenso, y la densidad de empacado resultante no más alta que la de la técnica anterior, expuesta en la parte introductoria de esta memoria descriptiva.

La agudeza de la interfaz entre las dos capas concéntricas depende de si se produce cualquier mezcla entre las partículas de la capa interior y las de la capa exterior. Al golpear sobre la superficie del lecho adsorbente, parte del material en partículas rebotará sobre dicha superficie, otra parte será introducida más profundamente dentro de la superficie del lecho, y otra parte hará que otras partículas del lecho se desplacen. Dado que la superficie del lecho no es lisa, sino que está hecha de partículas, las que caen subsiguientemente y rebotan (o son "empujadas" y producen movimientos), lo hacen con ciertos ángulos al azar, incluidos aquéllos que hacen que algunas de ellas crucen una superficie cilíndrica imaginaria que se extiende desde la placa 232 y que corresponde a una interfaz ideal 9. Las partículas que cruzan esta interfaz ideal terminan así en la otra capa, y se produce alguna mezcla de ellas. Cuanto menor sea el número de partículas que crucen menor será la mezcla producida, y más aguda será la interfaz (es decir, más estrecha) entre capas adsorbentes adyacentes. Por tanto, para mantener una interfaz aguda, el número de partículas que rebotan o se mueven, y la distancia que recorren después de golpear contra la superficie del lecho o ser desplazadas por otras que caen, debe ser reducido al mínimo. Alternativa o adicionalmente, la dirección de dicho movimiento debe ser controlada.

La distancia recorrida por una partícula rebotada o "empujada" y el número de ellas es función de la energía de la partícula al chocar contra el lecho, que a su vez es función de la altura desde la que caen dichas partículas (suponiendo que no han alcanzado la velocidad terminal). Esta altura es la distancia entre los orificios del brazo giratorio y la superficie del lecho (es decir, la base 5 en la fig. 1 antes de cualquier llenado, y la parte superior 6 del lecho adsorbente
después).

El supuesto anterior de que las partículas no alcanzan la velocidad terminal se aplica a la mayor parte de los adsorbentes y de los tamaños de recipiente en el procedimiento VPSA. En cualquier caso, la distancia de caída a la que se alcanza la velocidad terminal puede ser calculada, como es bien conocido en la técnica, a partir del coeficiente de arrastre de partículas, diámetro de ellas, densidad de dichas partículas, y densidad del medio fluido (por lo general N_{2} seco) a través del que caen las partículas. La validez del supuesto puede así ser determinada para cada caso en particular. Si la altura entre los orificios y la superficie del lecho es tan grande que puede producirse sustancialmente la mezcla, deben y pueden ser adoptadas medidas para hacer más aguda la interfaz. Por otra parte, se requiere una altura de caída mínima para impartir la energía necesaria que introduzca las partículas dentro del lecho para lograr la alta densidad de empacado deseada. Factores que afectan a la uniformidad y densidad de los materiales en partículas incluyen la altura de caída, número de brazos giratorios, caudal de dichas partículas, y velocidad del brazo de giro. La cuantía de la mezcla que puede ser tolerada en la interfaz depende de la aplicación particular. En el procedimiento VPSA, la cuantía de dicha mezcla que puede ser tolerada depende de varios parámetros, tales como los tipos de gases que han de ser separados; (es decir, la interfaz necesita ser aguda entre un vapor de agua que remueva la capa y una capa de retención de nitrógeno, como en el ciclo de adsorción del procedimiento VPSA) o los grosores relativos de las capas de adsorbente unidas (si una capa de adsorbente es muy delgada, como con frecuencia es el caso con la capa de adsorbente exterior, la mezcla debe ser reducida de modo que no afecte adversamente a la actuación de la capa exterior). Estos parámetros pueden ser establecidos por los expertos en la técnica a la luz de la presente memoria descriptiva, con el uso de un conocimiento y una experiencia no superior a los rutinarios.

En un experimento que requiere dos partículas de zeolita 13X coloreadas de modo diferente, de malla 8 X 12, que caen a través de aire en condiciones ambientales, la velocidad terminal se alcanzaría a 12,2 m de caída libre, lo que sólo es posible en recipientes grandes. Las partículas adsorbentes del mismo color fueron colocadas en uno de dos compartimientos de un recipiente dividido, y se dejaron caer a una altura fija a través de una serie de orificios espaciados igualmente en el fondo del recipiente. Después de una caída libre de 1,83 m, requerida para las mismas partículas en una situación que simula el relleno de un recipiente, el 90% de la mezcla entre capas, ocurrió dentro de una zona de 3,8 a 5,1 cm a caballo de la interfaz ideal. Una zona de mezcla así de 5,1 cm sería aceptable para la mayor parte de las aplicaciones, mientras que para algunas aplicaciones del procedimiento VPSA puede ser preferido reducir la zona de mezcla del 90% a una anchura no superior de 6,35 a 12,7 mm.

Si la altura de la caída libre en la simulación que utiliza las mismas partículas se aumentase a 3,05 m, la energía cinética de las partículas aumentaría un 56%, y dichas partículas alcanzarían el 77% de su velocidad terminal en el impacto. La anchura de la zona de mezcla del 90% aumentará hasta 7,6 a 10,2 cm. Una zona de mezcla de 10,2 cm podría ser aceptable para algunas aplicaciones, especialmente las que requieran lechos más profundos, es decir, lechos en los que cada capa adsorbente tenga una profundidad de 0,61 m o más. No obstante, para lechos en los que una o más capas tiene una profundidad de 15,2 cm o menos, una zona de mezcla de 10,2 cm probablemente no sería aceptable.

La presente invención incluye varios métodos y dispositivos expuestos en la fig. 6 (6A a 6E), para mantener una interfaz aguda aunque la distancia de caída sea tan grande que la velocidad terminal se alcance antes del impacto, o más generalmente cuando las condiciones de la energía cinética de las partículas sean adversas para un recipiente y aplicación particulares.

1. Un tabique 601, en la fig. 6A, se extiende desde el brazo giratorio en un punto que queda directamente debajo de la interfaz deseada (es decir, la placa 232 en la fig. 3 y encima de la interfaz 9 en la fig. 1). El tabique 601 es preferiblemente una placa que tiene unas dimensiones adecuadas tales como de 7,6 x 15,2 cm. Dicho tabique 601 puede ser integral con el árbol giratorio 230 (o 231'), o puede estar suspendido de él. La altura del tabique 601 no necesita ser superior a 30,9 cm, y puede ser de sólo 7,6 cm. Tamaños mayores son aceptables pero innecesarios. El tabique limita el esparcimiento del material en un cono al salir fuera de los orificios (por ejemplo, 303 o 234 en la fig. 3) del brazo giratorio, y reduce la mezcla de los dos adsorbentes durante la caída libre de las partículas desde el brazo giratorio a la superficie del lecho.

2. Un tabique retraíble 602 de la fig. 6B se extiende desde el brazo giratorio, por encima de la interfaz deseada como en la fig. 6 hasta justamente encima de la superficie del lecho adsorbente. A medida que es cargado el lecho, el tabique es retraído progresivamente. Por ejemplo, el tabique debe ser retraído de la misma manera que una persiana veneciana ranurada o enrollada desde su parte inferior o desde su fondo, como una cortinilla parasol de ventana, como se muestra en las figs. 6B y 6C. Dimensiones preferidas del tabique son de 15,2 a 30,5 cm. El tabique 601 puede ser utilizado en conjunción con el tabique 602.

3. Un tabique 603 de la fig. 6C estaría suspendido a una altura justamente por encima de la parte superior del lecho, hasta 0,3 m por encima de él. El tabique 603 sostenido desde el brazo giratorio por medio de los hilos 604. Dicho tabique 203 gira con el brazo giratorio y puede ser movido hacia arriba por retracción de los hilos, a medida que el lecho va siendo llenado.

4. Un tabique cilíndrico 605 mostrado en la fig. 6D en corte transversal, no está conectado al brazo giratorio 230, sino que se extiende una corta distancia dentro del lecho anterior. Dicho lecho se llena entonces en operaciones múltiples. Después de cada operación de llenar (lo que añade al lecho de adsorbente suficiente altura de modo que casi "entierre" el tabique 605), dicho tabique 605 se extrae, aunque no del todo, fuera del lecho. Luego se reanuda el llenado. Completado éste (o cuando la altura del lecho hace a la altura de caída suficientemente corta para que la mezcla no sea un problema), el tabique 605 puede ser retirado, y no es un elemento permanente del recipiente lleno (a diferencia de la técnica anterior).

5. En la fig. 6E se muestra un tabique 606 de pantalla cilíndrica dispuesto y que permanece en el lecho después del llenado. El tabique pueden, aunque no es necesario, extenderse en toda la anchura del lecho adsorbente, ya que la anchura de la zona de mezcla necesita ser controlada por lo general sólo hacia el fondo del lecho, donde las partículas han de caer a una mayor distancia. Dado que las capas del lecho adsorbente en ambos lados de la pantalla son llenadas simultáneamente, la pantalla no necesita ser de autoestable, y no es un miembro estructural tal que aumente sustancialmente el coste del recipiente. En efecto, el tabique 606 no necesita soportar su propio peso cuando el recipiente está vacío, y puede estar suspendido desde arriba (no mostrado).

6. Puede ser utilizado también un conjunto de brazo cargador (no mostrado). Dicho conjunto de brazo cargador desciende, en efecto, la operación de distribución de partículas una cierta distancia dentro del recipiente, con lo que se redirige la altura de caída libre de las partículas. El conjunto de brazo cargador tiene dos o más compartimientos separados que se extienden hacia abajo desde el brazo giratorio, uno por cada tipo de adsorbente. Cada compartimiento está en comunicación con la corriente de partículas con el correspondiente conducto del brazo giratorio, y sirve para distribuir un tipo de adsorbente. El conjunto del brazo cargador se extiende dentro del lecho y limita la altura de caída de las partículas a un valor aceptable, para asegurar el deseado empacado de ellas. Una vez lleno el lecho hasta la parte inferior del conjunto de brazo cargador, la carga podría ser detenida, y el conjunto podría situarse más alto, o el conjunto podría se retraído o desmontado, y luego se reanudaría la carga con partículas. Alternativamente, el conjunto podría estar diseñado de modo que el brazo sea elevado a una velocidad tal que la altura de caída de las partículas permanezca constante.

En otra alternativa más, cuando las circunstancias requieran que la posición del cargador sea fija, los parámetros que incluyen el caudal y la velocidad de giro pueden ser ajustados a medida que se llena el lecho (y disminuye la altura de caída), de modo que se asegure la adecuada densidad de empacado y se reduzca al mínimo mezcla en la interfaz.

La selección de modificaciones tales como las anteriores está dentro del alcance de la técnica.

Se contemplan muchas variaciones de las realizaciones antes descritas, que incluyen, por ejemplo, lo siguiente:

- Cada brazo del dispositivo de brazo giratorio doble distribuye sólo un tipo de adsorbente. Esto se muestra en la fig. 5. Un brazo giratorio más corto 530 distribuye el adsorbente interior. Un brazo giratorio más largo distribuye el adsorbente exterior fuera del conducto de canalón 532.

- Más de dos tipos diferentes de adsorbentes u otros materiales (que difieren en la composición o granulometría de las partículas, o que corresponden a una o más combinaciones de partículas de composición y/o granulometría diferentes), pueden ser depositados en capas concéntricas verticales sucesivas dispuestas radialmente. Esto se ilustra en las figs. 4A y 4B para tres adsorbentes, y se lleva a cabo mediante la disposición de uno o más conjuntos 203 y 401 de tolva adicionales que rodean concéntricamente el conjunto de tolva 202.

El conjunto 401 comprende los mismos elementos que el conjunto 203 antes descrito. El brazo o brazos giratorios 430, (430') comprenden tres conductos de canalón separados 431, 433, y 435. cada uno de los cuales distribuye un tipo de adsorbente para crear una capa en un emplazamiento radial predeterminado dentro del lecho, cuya capa tiene una profundidad radial predeterminada.

Otra modificación de la presente invención sirve para la mezcla de los adsorbentes, es decir, una o más capas verticales creadas deliberadamente de un adsorbente en el que la capa contiene una mezcla de al menos dos materiales en partículas de composición, y/o granulometría, y/o propiedades de adsorción diferentes. En esta modificación, los dos brazos giratorios son de la misma longitud. Cada brazo giratorio está en comunicación de flujo de partículas con una tolva que contiene un adsorbente diferente. Cada brazo giratorio distribuye un tipo de adsorbente, que crea en un giro una capa delgada de partículas, seguido próximamente por la distribución de otra capa delgada de partículas por el otro brazo giratorio. Dado que las partículas cuentan con una considerable energía cinética se produce una notable mezcla, y las capas no son estratificadas. El caudal de cada material puede ser controlado por el tamaño y número de orificios en cada uno de los conductos de canalón, de modo que la cantidad deseada de cada material esté incluida en la mezcla. Se ha comprobado que después de la caída de las partículas, de golpear contra la superficie del lecho y luego quedar en reposo, la distribución de las partículas resultantes se mezcla según el orden del diámetro de ellas.

Alternativamente, los materiales podrían ser premezclados en las proporciones deseadas bajo los embudos de carga, mediante el control del área de salida de dichos embudos. Además, la mezcla podría producirse durante la caída de los orificios y en el impacto, como se ha descrito. La adaptación del aparato y método de la invención para crear mezclas adsorbentes evita tener que premezclar las partículas, y ayuda a evitar la ruptura y la contaminación.

La velocidad de giro necesita ser tenida en cuenta y mantenida dentro de un margen bajo, como antes se ha descrito, de modo que las partículas que caen desde los orificios del conducto de canalón no tengan un componente de movimiento radial excesivo, que de por resultado la deposición de capas desiguales, una excesiva mezcla en la interfaz, y un desplazamiento radial hacia fuera de la interfaz, como antes de ha expuesto.

Como se ha sugerido anteriormente, la invención no se limita a materiales adsorbentes. Por el contrario, el cargador puede ser utilizado en conjunción con cualquier material en partículas que tenga, por ejemplo, composiciones y/o granulometría diferentes.

Características específicas de la invención se muestran en uno o más de los dibujos sólo a efectos de conveniencia, ya que cada una de ellas puede ser combinada con otra característica de acuerdo con la invención.

Claims (15)

1. Un conjunto cargador de partículas para la carga de éstas en un recipiente (1), para formar un lecho de partículas que tiene una pared lateral exterior (3), y que comprende unas capa de partículas concéntricas interior (8) y exterior (7) dispuestas radialmente, cuya capa interior contiene al menos un tipo de partículas (A) de granulometría o composición diferentes, o ambas, con respecto a las del tipo de partículas (B) de dicha capa exterior, cuyo conjunto comprende:

- primeros medios (202) de tolva de alimentación para el suministro de las partículas para la capa interior;

- segundos medios (203) de tolva de alimentación para el suministro de partículas para la capa exterior;

- al menos un brazo giratorio (230, 230'; 430, 430'; 530, 531) situados debajo de dichos medios de tolva de alimentación y en la parte superior del recipiente, y extendidos longitudinalmente hacia abajo en el recipiente desde la parte central de él hasta cerca de dicha pared lateral exterior del lecho de partículas, cuyo brazo giratorio tiene un primer extremo próximo a dicha tolva de alimentación, y un segundo extremo alejado de dicha tolva, y que comprende:

I) un primer conducto de canalón (231; 431) en comunicación de flujo de partículas con dicha primera tolva de alimentación, cuyo primer conducto de canalón cuenta con unos orificios (234) situados de modo que las partículas suministradas por dicha primera tolva de alimentación pasan a su través y caen según un patrón de flujo uniforme a través del área de la sección transversal interior del recipiente al girar dicho brazo, de modo que se forme la citada capa interior; y

II) un segundo conducto de canalón (233; 433, 532) en comunicación de flujo de partículas con dicha segunda tolva de alimentación y situado en dicho segundo extremo alejado, cuyo segundo conducto de canalón tiene unos orificios (303) situados en él de modo que las partículas suministradas por dicha segunda tolva de alimentación pasan a su través y caen según un patrón de flujo uniforme a través del área de la sección transversal exterior del recipiente al girar dicho brazo giratorio, de modo que se forme dicha capa exterior, con lo que las capas interior y exterior hacen contacto entre sí en una interfaz (9);

- medios de accionamiento (240) para girar dichos medios de tolva y el citado brazo giratorio, cuyo giro de los medios de tolva facilita la distribución uniforme de las partículas dentro de dicho flujo de ellas a través del citado conjunto;

- medios de control (243) para controlar la velocidad de alimentación y de giro de dicho conducto.

2. El conjunto de la reivindicación 1, que comprende un brazo giratorio doble.

3. El conjunto de la reivindicación 1, que comprende además un primer conducto de conexión (210) que establece una comunicación de flujo de partículas entre el primer conducto de canalón (231) de dicho brazo giratorio (230) y dichos primeros medios (202) de tolva de alimentación.

4. El conjunto de la reivindicación 3, que comprende además un segundo conducto de conexión (221, 223) que rodea dicho primer conducto de conexión (210), y concéntrico con él dicho segundo conducto de conexión establece una comunicación de flujo de partículas entre dichos segundos medios (203) de tolva de alimentación y el citado segundo conducto de canalón (231) de dicho brazo giratorio (230).

5. El conjunto de la reivindicación 1, en el que el primer conducto de canalón (231) de dicho brazo giratorio (230) es integral con dicho segundo conducto de canalón (233) del citado brazo giratorio.

6. El conjunto de la reivindicación 1, que comprende además al menos unos medios de tolva de alimentación adicionales (401) interpuestos entre dichos medios de tolva primeros (202) y segundos (203), para suministrar partículas para al menos una capa intermedia de partículas dispuestas dentro de dicho lecho de partículas, entre la citada capa exterior y dicha capa interior, y al menos un conducto de canalón adicional (433) asociado y en comunicación de flujo de partículas con al menos dichos medios de tolva adicionales, y destinados a distribuir dichas partículas de caudal uniforme suministradas por dicha al menos una tolva de alimentación adicional, y formar dicha al menos una capa intermedia al girar dicho brazo giratorio (430, 430').

7. El conjunto de la reivindicación 1, que comprende un brazo giratorio doble que, a su vez comprende dos brazos giratorios, en el que el primer brazo giratorio (530) comprende dicho primer conducto de canalón, y el segundo brazo giratorio (531) comprende el segundo conducto de canalón (532).

8. El conjunto de la reivindicación 1, que comprende además medios (601, 602, 603, 605) suspendidos de dicho conjunto para reducir la anchura radial de la zona de mezcla de partículas en la interfaz (9) entre dichas capas interior (8) y exterior (7), cuyos medios de reducción de la anchura radial están configurados para contener las partículas empujadas o limítrofes sin que hagan contacto con dichas capas interior y exterior del citado recipiente.

9. Un método para la carga de partículas dentro de un recipiente (1) para formar un lecho de partículas que comprende unas capas de ellas interior (8) y exterior (7) concéntricas y dispuestas radialmente, cuya capa interior contiene, al menos, un tipo de partículas (A) de granulometría o composición diferentes o ambas, con respecto al tipo de partículas (B) contenidas en dicha capa exterior, cuyo método comprende las operaciones de:

a) distribuir las partículas (A) para formar dicha capa interior (8) con régimen volumétrico uniforme en una primera corriente de partículas por caída de dicha primera corriente, mientras ésta se halla en movimiento giratorio, desde una altura predeterminada por encima de dicho recipiente, cuya primera corriente abarca una primer emplazamiento radial y una anchura radial predeterminados dentro del recipiente; y

b) simultáneamente con dicha operación a) distribuir las partículas (B) para formar dicha capa exterior (7) con el mismo régimen volumétrico en una segunda corriente de partículas, por caída de dicha segunda corriente mientras ésta se halla en movimiento giratorio desde dicha altura, cuya segunda corriente abarca los citados segundos emplazamientos radial y anchura radial dentro del recipiente, adyacente a la capa interior, y dichas capas interior y exterior se juntan en una interfaz (9); y

c) continuar con las operaciones a) y b) mientras se está formando el lecho de partículas.

10. El método de la reivindicación 9, que comprende además mantener una velocidad de giro para dicho movimiento giratorio dentro de un margen aproximado de 2 a 10 rpm.

11. El método de la reivindicación 9, en el que es formada una interfaz (9) que es una superficie cilíndrica sin anchura radial apreciable.

12. El método de la reivindicación 9, en el que es formada una zona de mezcla (9) entre dichas capas interior y exterior.

13. El método de la reivindicación 12, en el que el 90% de la mezcla, en dicha zona de mezcla, está confinado dentro de una zona de 3,81 a 5,08 cm, que abarca la interfaz ideal (9).

14. El método de la reivindicación 12, en el que el 90% de la mezcla en dicha zona de mezcla está confinado dentro de una zona de 7,62 a 10,16 cm que abarca la interfaz ideal (9).

15. El método de la reivindicación 12, en el que dicha zona de mezcla (9) tiene una anchura radial de 6,35 a 12,7 mm.