ES2217180T3 - Procedimiento y dispositivo para la reduccion de subproductos durante la mezcla de corrientes de eductos. - Google Patents
Procedimiento y dispositivo para la reduccion de subproductos durante la mezcla de corrientes de eductos.Info
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Abstract
Procedimiento para la mezcla de corrientes de educto que incluye una corriente de un componente en defecto y una corriente de un componente en exceso con las siguientes etapas del procedimiento: - división de la corriente del componente en exceso en como mínimo dos corrientes (1, 2) parciales de educto, - introducción no paralela, por medio de una tobera, de las corrientes (1, 2) parciales de educto en una zona de succión del componente (5) en defecto mezclando las corrientes parciales de educto del componente (1, 2) en exceso y del componente (5) en defecto en un espacio (12) anular de mezcla.
Description
Procedimiento y dispositivo para la reducción de
subproductos durante la mezcla de corrientes de eductos.
La invención se refiere a un procedimiento y un
dispositivo para reducir la formación de subproductos durante la
mezcla de como mínimo dos corrientes de eductos, por ejemplo,
durante la fabricación de monoisocianatos o poliisocianatos
orgánicos mediante la mezcla de monoaminas o poliaminas con fosgeno
a temperaturas elevadas.
En el caso de una mezcla de amina y fosgeno, por
citar dos eductos a modo de ejemplo, durante la transformación de la
amina, la cual se presenta disuelta en un disolvente orgánico,
también puede producirse la formación de productos intermedios en
lugar de isocianato, así, por ejemplo, puede producirse la
formación del subproducto urea no deseado. Estos subproductos se
encuentran como depósitos de sustancias sólidas en la pared del
recipiente de reacción. La formación de subproductos puede
presentarse sobre todo cuando se producen corrientes de retorno en
el dispositivo de mezcla, puesto que entra en contacto un fluido
rico en producto con un fluido rico en educto. Una posibilidad de
evitar la formación no deseada de subproductos consiste en ajustar
una cantidad en exceso de fosgeno lo más alta posible durante la
transformación de la amina. Sin embargo, debido a la alta toxicidad
del fosgeno, el ajuste de un exceso de fosgeno durante la
transformación es en gran medida indeseable.
Los depósitos o la posible aglutinación de
reactantes en las superficies del espacio de mezcla en caso de
temperaturas de mezcla más altas pueden evitarse por medio de una
intensa disolución de los reactantes. A su vez, la intensa
disolución de los reactantes ocasiona costes de preparación más
altos para el producto en su siguiente etapa de procedimiento y,
por tanto, únicamente representa una alternativa insuficiente.
Además, en el caso de la mezcla de dos o más componentes en fase
líquida, son importantes las pérdidas de presión que se presentan
en el dispositivo de mezcla, las cuales ejercen una influencia
significativa sobre la energía de mezcla que se va a emplear por
medio del aumento de procesos turbulentos de difusión.
Por tanto, se han dado a conocer dispositivos de
mezcla para la mezcla de corrientes de eductos que pueden
subdividirse en dispositivos de mezcla con componentes inmóviles y
aquellos con componentes móviles. Los dispositivos de mezcla con
partes móviles se han dado a conocer, por ejemplo, a partir del
documento DE-AS-2 153 268 o del
documento US-3.947.484 o como dispositivos de
mezcla con discos de rotor y de estator a partir de los documentos
EP-0 291 819 B1, DE-37 17 057 C2 y
US-4.915.509. Si se trata una sustancia altamente
tóxica, tal como, por ejemplo, fosgeno, entonces, los lugares de
almacenamiento de componentes móviles de este tipo de mezcladores
representan una fuente potencial de salida del fosgeno al entorno
y, con ello, un alto riesgo para la seguridad.
Los dispositivos de mezcla en los que no aparecen
componentes móviles evitan las fuentes de peligro. Por ejemplo, la
tobera de orificio anular conocida a partir del documento
EP-0 322 647 B1 representa un dispositivo de mezcla
estático. En caso de utilizar una tobera de orificio anular como
dispositivo de mezcla estático se comprime una de las dos
corrientes del educto. La otra corriente del educto se introduce en
el chorro comprimido en forma de una pluralidad de chorros pequeños
que se generan a través de los orificios dispuestos de forma
anular. Sin embargo, la principal desventaja en el caso de la
utilización de una tobera anular es la circunstancia de que ya los
depósitos de sustancias sólidas en orificios individuales pueden
conducir a un flujo más reducido. El caudal volumétrico total,
ajustado por medio de una regulación y que sale por todos los
orificios de la tobera anular, permanece constante puesto que los
orificios restantes están sometidos ahora a un esfuerzo más
intenso. Sin embargo, la reducción del flujo fomenta los depósitos
adicionales de sustancias sólidas, de tal manera que generalmente
se produce antes la obstrucción de un orificio concreto de una
pluralidad de orificios.
El documento DE-OS 29 50216 se
refiere a una alternativa a una tobera de orificio anular,
concretamente, a una cámara de mezcla cilíndrica en la que se
introducen chorros pulverizados en forma de abanico. A causa de las
altas presiones previas que se necesitan para el procedimiento, así
como debido a las obstrucciones que por experiencia se presentan,
las cuales pueden presentarse, debido a la acumulación y la
formación de las fases líquidas, en las paredes de la cámara de
mezcla, esta forma de proceder es insatisfactoria.
El documento US 3.507.626 se refiere a un
dispositivo de mezcla Venturi. Este dispositivo de mezcla está
diseñado especialmente para mezclar fosgeno con amina para la
producción de isocianatos con una primera y una segunda entrada, así
como con una salida. Un primer tramo del conducto comprende una
sección Venturi con un tramo convergente, con un punto estrecho y
con un tramo divergente. Un segundo tramo del conducto está alojado
de forma coaxial en el primer tramo del conducto y actúa como
primera entrada. El segundo tramo del conducto comprende un bisel
que se corresponde con el tramo convergente. El segundo tramo del
conducto desemboca en una cámara de mezcla que se extiende alrededor
de la sección Venturi del primer tramo del conducto. El dispositivo
de mezcla asegura la mezcla e impide la obstrucción por la
formación de subproductos. Se impide una corriente de retorno de la
mezcla gracias a la abertura del interior de los tubos configurados
cónicos, porque la zona entre su cara externa y la pared se
dimensiona lo más reducida posible. Se impide una acumulación entre
la espiga cónica configurada de forma que puede desplazarse
axialmente y la abertura de salida del cuerpo del tubo configurado
cónico dado que, según la adición de educto en el punto de salida,
la sección en forma de barra, que puede desplazarse dentro del
cuerpo del tubo configurado cónico y que está dotada con una rosca,
puede desplazarse en la dirección axial. Con ello, las aberturas de
salida entre el elemento cónico y la abertura de salida pueden
mantenerse casi constantes. Por el contrario, con esta
configuración de un dispositivo de mezcla únicamente son posibles
ángulos de introducción por medio de la tobera de 45º con respecto
al intersticio coaxial entre la superficie externa del cuerpo
tubular y la pared de la sección del tubo.
El documento DE AS 17 92 660 B2 se refiere a un
procedimiento y a un dispositivo para mezclar y transformar una
amina con fosgeno para dar lugar a un isocianato. En el caso de
este procedimiento, la amina y el fosgeno se conducen de forma
coaxial y se mezclan entre sí, estando configuradas las dos
corrientes de amina y fosgeno de forma anular o cónica,
interseccionando una con la otra en ángulo agudo en un punto de
intersección y mezcla, y acelerándose directamente antes, en y
después de este punto de intersección al entrar en un espacio de
reacción ampliado. Un intersticio para la introducción por medio de
la tobera está limitado por medio de un cono conducido dentro de un
tubo y que puede desplazarse en la dirección axial. Según el ajuste
del cono al orificio de descarga se ajustan anchuras del
intersticio mayores o menores en el intersticio de entrada. Según
el grado de acumulación de la abertura configurada en forma de
intersticio puede efectuarse con este dispositivo una adaptación de
la anchura del intersticio en función de su acumulación. Teniendo
en cuenta el recorrido axial de ajuste del husillo que desplaza el
cuerpo cónico en la dirección axial, pueden conseguirse ángulos
máximos de introducción por medio de la tobera, de 45º a 60º con
respecto a las aberturas de salida configuradas en forma de
intersticio o en forma de intersticio anular.
Las sustancias sólidas que se depositan
posiblemente en los bordes de la cámara de mezcla pueden quitarse
con espigas de limpieza que pueden instalarse de forma móvil en los
puntos de entrada. El documento EP-0 830 894 A1 da a
conocer una solución de este tipo. Mediante la espiga de limpieza,
que representa un componente móvil, se intenta mantener libre de
depósitos un punto de entrada, con lo que, cuando el fosgeno
altamente tóxico es uno de los eductos, se crea un alto riesgo para
la seguridad, tal como ya se mencionó anteriormente, debido a la
configuración de un nuevo punto potencial de salida del fosgeno. Por
medio de la solución puede efectuarse un depósito de sustancias
sólidas que proceden de la cámara de mezcla mediante la espiga de
limpieza, sin embargo, esto conlleva que se configure un punto de
peligro en forma del punto de almacenamiento de la espiga de
limpieza móvil.
A la vista del estado de la técnica mostrado, la
invención se basa en la tarea de facilitar un procedimiento de
mezcla con componentes inmóviles, con el cual puedan generarse
monoisocianatos o poliisocianatos orgánicos de forma continua y sin
depósitos evitando la formación de subproductos.
Según la invención, en el caso de un
procedimiento para la mezcla de corrientes de eductos, para generar
una corriente de producto, se emplea una configuración de mezcla
con un número de puntos de alimentación de eductos, en la que una
corriente de componentes en exceso se escinde en dos corrientes
parciales del educto que se alimentan al espacio de mezcla en la
zona de succión de un componente en defecto a mezclar.
Por medio de la división de la corriente del
componente en exceso en dos corrientes parciales del educto que
pueden alimentarse por separado al espacio de mezcla, se reduce la
duración de la mezcla de las moléculas de la corriente en exceso
por medio de la reducción del recorrido de difusión transversal con
el componente en defecto; también se reduce de forma drástica la
difusión transversal de la corriente del componente en defecto en
las corrientes del componente en exceso, de tal manera que puede
conseguirse un proceso de mezcla que transcurre más rápido evitando
la formación de subproductos y deposiciones. Por medio de la
introducción encauzada, con una tobera, del componente en exceso en
la zona de succión de un chorro libre del componente en defecto que
entra en la cara frontal del espacio de mezcla, puede rodearse el
componente en defecto en el espacio de mezcla por medio de las
corrientes del componente en exceso, de tal manera que en las zonas
de la pared del espacio de mezcla también se presenta en exceso el
componente en exceso y no es posible ningún depósito en las paredes
por la formación de subproductos.
En una configuración adicional del procedimiento
en el que se basa la invención para la mezcla de dos corrientes de
eductos, puede fijarse en 1:1 la relación de la división de la
corriente del componente en exceso, alimentado a través de dos
conductos de alimentación independientes, de tal manera que las
corrientes parciales del educto pueden alimentarse al espacio de
mezcla como un chorro anular interno o un chorro anular externo.
Además, la relación de la división de las corrientes parciales del
educto del componente en exceso puede variar también en límites
amplios, de manera que las relaciones del caudal másico de la parte
interna de la corriente del educto respecto a la parte externa de la
corriente del educto pueden variar entre 0,01 y 1 o también entre
100 y 1 para ejercer una influencia en el proceso de mezcla según
el componente en exceso o en defecto seleccionado.
En el caso del procedimiento de mezcla propuesto
según la invención, las corrientes parciales del educto, que pueden
alimentarse por separado, pueden alimentarse al espacio de mezcla
con un intervalo angular que se extiende de 1º a 179º. Para
producir una difusión transversal lo más marcada posible entre el
componente en exceso y el componente en defecto, la alimentación de
las corrientes parciales del educto tiene lugar preferiblemente con
un ángulo de 90º respecto al componente en defecto, que sale en la
cara frontal del espacio de mezcla. Para aumentar el caudal, en el
caso del procedimiento propuesto según la invención, el radio
interno de la pared que delimita dentro el espacio de mezcla y el
radio externo de la pared que delimita fuera el espacio de mezcla
pueden ajustarse, de tal manera que se ajusta una superficie de paso
interna ampliada para la mezcla y la salida del producto unida a
ésta manteniendo constante la velocidad de paso y la anchura del
intersticio anular entre las superficies que delimitan el espacio
de mezcla.
En el caso del procedimiento propuesto según la
invención para la mezcla de dos corrientes de eductos puede
conseguirse en el espacio de mezcla una aceleración de la mezcla
que se está ajustando por medio de la incorporación de elementos
que generan movimientos de giro, por ejemplo, en el conducto de
alimentación de las corrientes parciales de los componentes en
exceso. Un elemento adecuado que genera movimientos de giro sería,
por ejemplo, una cinta retorcida en espiral introducida en el
conducto de alimentación o similar.
Con un dispositivo de mezcla propuesto
adicionalmente según la invención para la mezcla de corrientes de
eductos, pueden generarse corrientes de producto, estando dotado el
dispositivo de mezcla con un número de puntos de alimentación de
eductos y estando configurados los puntos de aporte del educto, así
como también el espacio de mezcla, como intersticios anulares y
encontrándose en la cara frontal del espacio de mezcla el punto de
aporte para una de las corrientes de eductos. El propio espacio de
mezcla puede estar configurado como intersticio anular, el cual
presenta una anchura de intersticio ajustable entre sus superficies
de delimitación. Los puntos de aporte de las corrientes de eductos,
que desembocan en el espacio de mezcla, también pueden estar
configurados preferiblemente como intersticios que discurren
radialmente, estando la longitud del espacio de mezcla
preferiblemente entre 7 y 10 veces la anchura del intersticio.
Basándose en el dibujo, puede explicarse la
invención de forma detallada. Muestra:
la figura 1, un dispositivo de mezcla en forma de
Y,
la figura 2, una configuración de mezcla
conformada en forma de T,
la figura 3, un espacio de mezcla de intersticio
anular con aberturas de entrada radiales para las corrientes
parciales de componente en exceso y
la figura 4, un elemento en forma de espiral
dispuesto en un conducto de alimentación para el espacio de
mezcla.
En la variante de realización de un dispositivo
de mezcla según la figura 1 se muestra un dispositivo de mezcla en
forma de Y.
La configuración 16 de mezcla en forma de Y según
la figura 1 muestra los dos conductos de alimentación que dan
admisión al espacio 12 de mezcla con correspondientes corrientes
parciales de componente en exceso. En los conductos de alimentación
entran corrientes parciales del educto en los puntos 17, 18 de
aporte. Los conductos de alimentación están conectados en su
desembocadura 22 correspondiente con el espacio 12 de mezcla. En el
espacio 12 de mezcla, cuya configuración no se desprende
detalladamente de la figura 1, entra además en la cara frontal del
espacio 12 de mezcla el componente 5 en defecto, por ejemplo, amina
que fluye por un intersticio anular axial. Al espacio 12 de mezcla
de la configuración 16 de mezcla en forma de Y se une una
prolongación del espacio 12 de mezcla con una determinada longitud
14. A la prolongación 14 del espacio 12 de mezcla se une el tramo
de transporte para la corriente 10 del producto, que sale de la
configuración de mezcla en forma de Y en la salida 19 del
producto.
La figura 2 muestra una configuración de mezcla
configurada en forma de T.
También en el caso de esta configuración de
mezcla, las corrientes parciales del educto, por ejemplo, fosgeno,
entran al espacio 12 de mezcla, no mostrado aquí detalladamente, en
los conductos de alimentación en los puntos 17, 18 de aporte del
producto. En la cara frontal del espacio 12 de mezcla se encuentra
un conducto de alimentación, configurado como intersticio anular
axial, para un componente en defecto, en el ejemplo mostrado para
la amina, que está disuelta en diclorobenceno en fase líquida. En
el ejemplo de realización mostrado según la figura 2, las dos
corrientes parciales del educto entran en el espacio de mezcla
formando un ángulo de 90º respecto al eje del espacio 12 de mezcla
que se extiende hacia abajo a lo largo de su prolongación 14, y
producen una reacción de mezcla que se ajusta de forma rápida
gracias al recorrido de difusión transversal extremadamente corto.
La mezcla que se está ajustando, el producto 19, fluye en la
dirección de la longitud 14 del espacio de mezcla que se extiende
hacia abajo, en dirección a la salida 19 del producto, en el que el
producto 10 sale de la configuración 15 de mezcla en forma de T
demostrada.
Los dos conductos de alimentación que transportan
las corrientes parciales del educto, por ejemplo, fosgeno, a través
de los puntos 17 y 18 de aporte del producto de los conductos de
alimentación en dirección a las desembocaduras 22, pueden estar
dotados con componentes que generan movimientos de giro, tales
como, por ejemplo, elementos incorporados que se extienden en forma
de espiral. Los componentes que generan movimientos de giro
aceleran una reacción de mezcla que se está ajustando de las dos
corrientes del educto del componente en exceso con el componente en
defecto, por ejemplo, amina, que entra en la cara frontal del
espacio 12 de mezcla.
La figura 3 muestra una cámara de mezcla de
intersticio anular con aberturas de entrada radiales para corrientes
parciales del componente en exceso.
En la configuración según la figura 3, en la
superficie 9 de la cara frontal del espacio 12 de mezcla se
encuentra una abertura 8 configurada como intersticio anular axial
a través de la cual entra un componente 5 en defecto al espacio 12
de mezcla. El componente 5 en defecto sale de la abertura 8
fundamentalmente como un chorro libre y al salir como chorro libre
de la cara 9 frontal genera una zona 3 externa de succión así como
una zona 4 interna de succión. Respecto a la línea 11 de simetría
del dispositivo de mezcla, con la zona 4 interna de succión se
indica la zona de succión del espacio 12 de mezcla que se encuentra
más cerca respecto a la línea 11 de simetría, mientras que con la
zona 3 externa de succión se designa la zona de succión del espacio
12 de mezcla que se encuentra más separada de la línea 11 de
simetría. En el ejemplo de realización reproducido en la figura 3,
las corrientes 1 y 2 parciales del educto del fosgeno, de cualquier
componente en exceso, entran en el espacio 12 de mezcla, en la cara
9 frontal, como chorro 1 anular interno o como chorro 2 anular
externo, con un ángulo que preferiblemente es de 90º. La cara 9
frontal del espacio 12 de mezcla no tiene que ser una superficie
plana, puede estar curvada en determinadas secciones con una forma
cónica, cóncava o convexa. Los bordes 23, opuestos a la cara 9
frontal, de las superficies que limitan la longitud 14 del espacio
de mezcla están redondeados preferiblemente, de tal manera que no se
forman turbulencias ni zonas muertas al comienzo del espacio 12 de
mezcla. De forma ideal, las superficies 6 y 7 laterales que
delimitan el espacio 12 de mezcla en la dirección 14 axial están
realizadas como paredes de cilindro. Sin embargo, también pueden
discurrir en determinadas secciones como cono o como ampliación o
estrechamiento cóncavo o convexo. Con una conformación de este tipo
de las paredes que delimitan la longitud 14 del espacio de mezcla,
puede conseguirse un paso continuo de la superficie 7 externa de
delimitación al sistema de tubos conectado al dispositivo de
mezcla.
En el caso del encuentro que se produce en el
espacio 12 de mezcla del componente 5 en defecto que sale de la
abertura 8 de intersticio anular, así como del chorro 1 interno
anular del componente en exceso y del chorro 2 externo anular del
componente en exceso, se produce una difusión transversal, que
transcurre de forma extremadamente rápida, de las moléculas del
componente en exceso, fosgeno, con las del componente en defecto,
amina. El chorro del componente 5 en defecto que sale como chorro
libre del intersticio 8 anular se envuelve, dentro de la zona 3
externa de succión y de la zona 4 interna de succión, por las
corrientes 1 y 2 parciales del componente en exceso, de tal manera
que en las paredes 6 y 7 que delimitan el espacio 12 de mezcla se
presenta un exceso del componente en exceso, de tal manera que allí
tampoco puede formarse ningún depósito en las zonas 3 y 4 de
presión negativa.
Con el procedimiento propuesto según la invención
para mezclar corrientes de educto, que pueden aprovecharse, por
ejemplo, para la fosgenación de aminas o para la precipitación de
vitaminas, la corriente del componente en exceso se escinde en dos
corrientes 1, 2 parciales del educto. Las corrientes 1, 2 parciales
del educto del componente en exceso se mezclan en un espacio 12 de
mezcla con forma de intersticio anular con un componente en defecto
introducido por medio de una tobera, por ejemplo,
perpendicularmente a estas corrientes parciales del educto.
Preferiblemente, las corrientes 1, 2 parciales del educto del
componente en exceso se mezclan en las zonas 3, 4 de succión de la
corriente 5 del componente en defecto que sale como chorro libre de
una tobera. Mediante la introducción, por medio de una tobera, que
tiene lugar de forma no paralela, en el espacio 12 de mezcla, que
está configurado en forma de intersticio anular, del componente 5
en defecto como chorro libre y de las corrientes 1, 2 parciales del
educto con un ángulo de, por ejemplo, 90º respecto a la dirección de
introducción, por medio de una tobera, del componente en defecto,
puede conseguirse una turbulencia eficiente evitando un estado
laminar de flujo a través del espacio 12 de mezcla. Por medio de la
introducción no paralela, por medio de una tobera, con cualquier
ángulo de 0º a 180º, pueden conseguirse procesos de difusión
transversal y de intercambio transversal en las corrientes 1, 2
parciales de educto con la corriente 5 del componente en defecto,
introducida por medio de una tobera en la dirección longitudinal del
espacio 12 de mezcla, siendo estos procesos de máxima utilidad para
una mezcla.
En el ejemplo de realización mostrado, las
aberturas de alimentación para el chorro 1 anular interno, el
chorro 2 anular externo, así como para el componente en defecto en
la cara 9 frontal están configuradas en cada caso como intersticios
anulares. Alternativamente, podrían estar realizadas mediante una
serie de perforaciones situadas muy juntas. También la orientación
de las aberturas con respecto al espacio 12 de mezcla, realizadas
aquí formando un ángulo entre sí de 90º, podría representarse
utilizando otro ángulo y las aberturas de entrada de los
componentes en exceso con respecto al chorro libre del componente 8
en defecto podrían estar realizadas encontrándose la una respecto a
la otra en el intervalo angular de 1 a 179º. Con la elección
apropiada de los puntos de aporte, es decir, las desembocaduras 22
de los conductos de alimentación en el espacio 12 de mezcla según
las figuras 1 y 2, hay que ocuparse de que en la medida de lo
posible no se produzca ninguna corriente de retorno en el
dispositivo de mezcla, dado que las corrientes de retorno en el
dispositivo de mezcla ponen nuevamente en contacto fluido rico en
producto con fluido rico en educto, con lo que se origina el peligro
de la formación de subproductos, tal como, por ejemplo, la urea. Si
la superficie 24 interna de delimitación de un elemento 6
cilíndrico situado en el interior, al aumentar el caudal por medio
del dispositivo de mezcla propuesto, se configura como un núcleo
que amplía su radio, puede aumentarse el caudal, con lo que la
superficie de paso ampliada deseada del dispositivo de mezcla
posibilita una velocidad de paso que se mantiene constante y
permite una anchura del intersticio que se mantiene constante.
Puesto que el recorrido de difusión transversal y, debido a los
mismos gradientes de velocidad, la difusión transversal turbulenta
permanecen constantes, en el caso de velocidades de paso constantes
de, por ejemplo, 10 m/s, gracias al dispositivo de mezcla según la
invención se producen tiempos de mezcla constantes en el caso de un
aporte de potencia específico constante al dispositivo de
mezcla.
Por consiguiente, el procedimiento propuesto
según la invención es independiente en intervalos amplios de la
cantidad introducida, de tal manera que con el procedimiento según
la invención también se han considerado en una medida suficiente
los requisitos de la capacidad de aumento a escala. La longitud 14
del espacio de mezcla, que se extiende desde la cara 9 frontal del
espacio 12 de mezcla, es como mínimo ½ de la anchura del
intersticio y como máximo 200 veces la anchura 13 del intersticio,
con lo que hay que seleccionar la longitud del espacio de mezcla
que sigue a la cara 9 frontal preferiblemente entre 3 a 10 veces la
anchura 13 del intersticio. A la longitud 14 del espacio de mezcla
le sigue, tal como se muestra en las figuras 1 y 2, la salida 19
del producto, a través del cual el producto 10 sale de la
configuración de mezcla según la invención para recorrer otras
etapas del procedimiento.
En el siguiente ejemplo se reproduce un proceso
de mezcla: por ejemplo, 420 kg/h de
2,4-touluilendiamina (TDA) se mezclan previamente
como solución en 2450 kg/h de o-diclorobenceno
(ODB) y se introducen en el dispositivo de mezcla mostrado en la
figura 3 junto con 8100 kg/h de una solución al 65% de fosgeno. En
el ejemplo mostrado, el fosgeno representa el componente en exceso,
mientras que la TDA disuelta en el diclorobenceno es el componente
5 en defecto. Las corrientes de solución de fosgeno pueden
dividirse en relación de 1: 1 en los conductos de alimentación en
los puntos de aporte del educto, con lo que el diámetro de entrada
del dispositivo de mezcla, así como la anchura del intersticio entre
las superficies que delimitan el espacio de mezcla están
seleccionados de tal manera que se ajusta una velocidad media de
entrada del componente en exceso, fosgeno, y del componente en
defecto, amina, de aproximadamente 10 m/s, así como una velocidad
de salida de la corriente 19 del producto de, por ejemplo, 10 m/s.
Tras la reacción puramente de fosgenación y la preparación mediante
la destilación se obtuvo un rendimiento del producto de
aproximadamente el 97%.
La figura 4 muestra un elemento que genera
movimientos de giro dispuesto en un conducto de alimentación del
espacio 12 de mezcla.
En el caso del procedimiento según la invención
para la mezcla de corrientes de educto es posible instalar elementos
21 que generan movimientos de giro en los conductos 20 de
alimentación que desembocan en cada caso en el espacio 12 de mezcla
con sus desembocaduras 22. Al salir de la desembocadura 22 al
espacio 12 de mezcla, la energía de mezcla que se libera durante la
descomposición del movimiento de giro en el espacio 12 de mezcla
puede utilizarse durante el proceso de mezcla para la aceleración
del proceso de mezcla. Como elemento 21 que genera movimientos de
giro podría integrarse en el conducto 20 de alimentación, por
ejemplo, una tira retorcida o una espiral. Al mismo tiempo, la
utilización de un elemento en espiral tendría la ventaja de fijar
con ella el cilindro 6 interno que es el más cercano a la línea 11
de simetría del dispositivo de mezcla.
- 1
- Chorro anular interno (componente en exceso)
- 2
- Chorro anular externo (componente en exceso)
- 3
- Zona externa de succión
- 4
- Zona interna de succión
- 5
- Componente en defecto
- 6
- Cilindro interno
- 7
- Cilindro externo
- 8
- Abertura axial de intersticio anular
- 9
- Cara frontal del espacio de mezcla
- 10
- Corriente del producto
- 11
- Línea de simetría
- 12
- Espacio de mezcla
- 13
- Anchura del espacio de mezcla
- 14
- Longitud del espacio de mezcla
- 15
- Configuración en T
- 16
- Configuración en Y
- 17
- Aporte del educto
- 18
- Aporte del educto
- 19
- Salida del producto
- 20
- Conducto de alimentación
- 21
- Elemento que genera movimientos de giro
- 22
- Desembocadura
- 23
- Borde
- 24
- Pared
Claims (10)
1. Procedimiento para la mezcla de corrientes de
educto que incluye una corriente de un componente en defecto y una
corriente de un componente en exceso con las siguientes etapas del
procedimiento:
- división de la corriente del componente en
exceso en como mínimo dos corrientes (1, 2) parciales de
educto,
- introducción no paralela, por medio de una
tobera, de las corrientes (1, 2) parciales de educto en una zona de
succión del componente (5) en defecto mezclando las corrientes
parciales de educto del componente (1, 2) en exceso y del
componente (5) en defecto en un espacio (12) anular de mezcla.
2. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque en el espacio (12) anular de mezcla se
introduce, por medio de una tobera, desde dentro, como mínimo una
corriente parcial de educto del componente (1) en exceso y, desde
fuera, como mínimo una corriente parcial de educto del componente
(2) en exceso.
3. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque la relación para la división de las
corrientes (1, 2) parciales de educto está entre 0,01 y 100 a
1.
4. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque las corrientes (1, 2) parciales de
educto se alimentan al espacio (12) anular de mezcla con un
intervalo angular entre 1º y 179º con respecto al chorro libre del
componente (5) en defecto.
5. Procedimiento según la reivindicación 4,
caracterizado porque el ángulo es de 90º.
6. Dispositivo para la mezcla de como mínimo dos
corrientes (1, 2) parciales de educto con otra corriente de educto
como componente (5) en defecto, con el que se genera una corriente
(10) de producto, y el dispositivo de mezcla está dotado con un
número de puntos de aporte de educto, con lo que el aporte de los
eductos tiene lugar en un espacio (12) de mezcla configurado como
intersticio anular, en cuya cara (9) frontal se encuentra un punto
(8) de aporte de la otra corriente del educto y que presenta como
mínimo otros dos puntos de aporte que permiten una introducción,
por medio de una tobera, no paralela respecto a la otra corriente
de educto, de las como mínimo dos corrientes (1, 2) parciales de
educto.
7. Dispositivo según la reivindicación 6,
caracterizado porque el espacio (12) de mezcla configurado
como intersticio anular se delimita por medio de una superficie (6)
externa de envoltura de un cilindro interno y una superficie (7)
interna de envoltura de un cilindro externo, el cual tiene un eje
(11) de simetría común con el cilindro interno, con lo que las
superficies (6, 7) de envoltura discurren de forma cilíndrica o, en
determinados segmentos, también de forma cónica, cóncava o
convexa.
8. Dispositivo según la reivindicación 7,
caracterizado porque el espacio (12) de mezcla configurado
con intersticio anular presenta una anchura (13) del intersticio
entre las superficies (6, 7) de envoltura, estando la longitud (14)
del espacio (12) de mezcla entre la mitad de la anchura (13) del
intersticio y 200 veces la anchura (13) del intersticio.
9. Dispositivo de mezcla según la reivindicación
8, caracterizado porque la longitud (14) del espacio (12) de
mezcla está entre 3 y 10 veces la anchura (13) del intersticio.
10. Uso del procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 a 5 para la fabricación de isocianatos.
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