ES2227258T3 - Valvula de descompresion controlada hidraulicamente, para reactores de alta presion. - Google Patents
Valvula de descompresion controlada hidraulicamente, para reactores de alta presion.Info
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Abstract
Dispositivo que contiene: a) un reactor de alta presión (1) que tiene un volumen interno de 0, 4 a 20 m3 y una presión interna de 1.000 a 5.000 bares, b) disposiciones de medición (2, 3) para la determinación de la presión y/o de la temperatura en el reactor de alta presión (1), c) un sistema electrónico de control (4), d) una unidad hidráulica de control (5) que tiene una o varias válvulas, e) un equipo hidráulico (9), que contiene un cilindro hidráulico que tiene una masa móvil de émbolo (10), y una válvula de descompresión (11), que se encuentra junto al reactor de alta presión (1) y es controlada por medio del cilindro hidráulico, y f) unas conducciones de unión (8, 12) previstas para el transporte de un líquido hidráulico entre la unidad hidráulica de control (5) y el equipo hidráulico (9), realizándose que al sobrepasarse una temperatura preestablecida o una presión preestablecida en el reactor de alta presión (1) se transmite, mediante una disposición de medición (2, 3), una señal al sistema electrónico de control (4), que después de recibirla da lugar a la apertura de una o varias válvulas de la unidad hidráulica de control (4), con lo que el líquido hidráulico es comprimido a través de una o varias conducciones de unión (8, 12) en dirección a la masa móvil de émbolo (10) del cilindro hidráulico, la masa móvil de émbolo (10) es movida con ello, con lo que se abre la válvula de descompresión (11), teniendo por lo menos una de las conducciones de unión (8, 12) en promedio un diámetro interno de 10 a 80 mm, teniendo esta por lo menos una de las conducciones de unión (8, 12) una presión interna de 100 a 500 bares y pesando la masa móvil de émbolo (10) de 10 a 80 kg.
Description
Válvula de descompresión controlada
hidráulicamente, para reactores de alta presión.
El invento se refiere a un dispositivo, que
contiene un reactor de alta presión que tiene una válvula de
descompresión controlada hidráulicamente.
El polietileno de alta presión tiene en
comparación con los polietilenos de baja y media presión, un grado
más alto de ramificación, una proporción cristalina más baja, un
intervalo de fusión más bajo y una densidad más baja. En el caso
del procedimiento a alta presión, el eteno se polimeriza por
radicales a unas temperaturas comprendidas entre aproximadamente
150 y 300ºC dentro de un intervalo de presiones de aproximadamente
1.500 a 4.000 bares. Como agente iniciador por radicales se añaden
en la mayor parte de los casos oxígeno o pequeñas cantidades de
peróxidos. El correspondiente reactor puede estar estructurado como
reactor con sistema de agitación o de modo preferido como tubo de
circulación. Un apropiado reactor tubular tiene normalmente una
longitud de desde varios centenares hasta algunos millares de
metros, y está rodeado por el exterior con una envoltura de
calefacción o enfriamiento. A causa de la elevada presión interna
existente en el reactor, las paredes del reactor tubular, que están
construidas a base de un metal, tienen típicamente un grosor situado
en el orden de magnitud de algunos centímetros.
Ciertos problemas técnicos de procesos del
procedimiento a alta presión se explican en la cita de Chem. - Ing.
- Tech. 67 (1995) nº 7, páginas 862 a 864, editorial
VCH-Verlagsgesellschaft GmbH Weinheim''. Así, se
expone que el eteno, en determinadas condiciones de temperatura y
presión, se descompone con rapidez de una manera explosiva para
formar hollín, metano e hidrógeno. Esta reacción indeseada aparece
siempre de nuevo especialmente en el caso de la polimerización del
eteno a alta presión. El drástico aumento de la presión y de la
temperatura, que está vinculado con ello, constituye un
considerable potencial de peligro para la seguridad en
funcionamiento de las instalaciones de producción.
Una posibilidad de resolución, con el fin de
evitar un aumento tan drástico de la presión y de la temperatura,
consiste en la incorporación de discos de rotura por estallido en
el reactor tubular. No obstante, la desventaja de tales discos de
rotura por estallido consiste en que éstos, a las altas presiones
presentes, no reaccionan frente a unas fluctuaciones relativamente
pequeñas de la presión - es decir que los discos de rotura por
estallido pueden estallar de manera indeseada en la proximidad de
las usuales presiones de funcionamiento. Una desventaja esencial
adicional de los discos de rotura por estallido consiste en que
éstos no responden a los aumentos de la temperatura. Como
alternativa a los discos de rotura por estallido se pueden emplear
las denominadas válvulas de emergencia en T (válvulas de
descompresión o de descarga de la presión). Tales válvulas de
descompresión se abren o cierran mediante un mecanismo hidráulico de
control. Puesto que tal mecanismo hidráulico de control es
relativamente lento en reaccionar, se establecen unas velocidades
correspondientemente bajas de apertura para las correspondientes
válvulas de descompresión.
La misión del presente invento es, por
consiguiente, poner a disposición un reactor de alta presión, en el
que la aparición de aumentos bruscos de la presión o de la
temperatura produzca una descarga especialmente rápida
(descompresión o disminución de la temperatura). La descarga del
reactor debe efectuarse de manera segura y con una velocidad
suficientemente alta.
La solución de este problema es, entonces, un
dispositivo, que contiene
- a)
- un reactor de alta presión, que tiene un volumen interno de 0,4 a 20 m^{3} y una presión interna de 1.000 a 5.000 bar,
- b)
- unas disposiciones de medición para la determinación de la presión y/o de la temperatura en el reactor de alta presión,
- c)
- un sistema electrónico de control,
- d)
- una unidad hidráulica de control que tiene una o varias válvulas,
- e)
- un equipo hidráulico, que contiene un cilindro hidráulico que tiene una masa móvil de émbolo y una válvula de descompresión, que se encuentra junto al reactor de alta presión y es controlada por medio del cilindro hidráulico, y
- f)
- unas conducciones de unión, previstas para el transporte del líquido hidráulico entre la unidad hidráulica de control y el equipo hidráulico, realizándose que
al sobrepasarse una temperatura preestablecida o
una presión preestablecida en el reactor de alta presión, se
transmite, mediante una disposición de medición, una señal al
sistema electrónico de control, que después de recibirla da lugar a
la apertura de una o varias válvulas de la unidad hidráulica de
control, con lo que el líquido hidráulico es comprimido a través de
una o varias conducciones de unión en dirección a la masa móvil de
émbolo del cilindro hidráulico, la masa móvil de émbolo es movida
con ello, teniendo por lo menos una de las conducciones de unión en
promedio un diámetro interno de 10 a 80 mm, teniendo esta por lo
menos una de las conducciones de unión una presión interna de 100 a
500 bares y pesando la masa móvil de émbolo de 10 a 80 kg.
El reactor de alta presión está estructurado por
regla general como un reactor tubular, pero puede estar
estructurado también como un autoclave de alta presión. En la mayor
parte de los casos, el reactor de alta presión se emplea para la
preparación de polímeros de etileno. Como disposiciones de medición
para la determinación de la temperatura o de la presión, son
apropiados ciertos sensores usuales en el comercio. Por el término
de masa móvil de émbolo debe entenderse la parte del cilindro
hidráulico que es movida por el líquido hidráulico al cerrarse o
abrirse la válvula de descompresión. En la mayor parte de los
casos, la masa móvil de émbolo tiene el émbolo hidráulico y un
correspondiente vástago de válvula. Las conducciones de unión,
previstas para el transporte del líquido hidráulico, están
estructuradas preferiblemente en forma de tubos.
La ventaja esencial del presente invento consiste
en que se pueden descomprimir repentinamente los saltos de presión
en el reactor de alta presión. El orden de magnitud del
correspondiente proceso de apertura para la válvula de
descompresión es solamente de alrededor de 50 ms (milisegundos).
Esto, al contrario que los conocidos sistemas de descompresión, es
suficientemente rápido para una segura descarga (descompresión o
disminución de la temperatura) del reactor de alta presión. Una
ventaja esencial adicional del invento consiste en que la
descompresión puede ser provocada tanto por saltos de presión
también por saltos de temperatura.
La descarga rápida y segura del reactor se
consigue, entre otras maneras, también mediante el recurso de que
las válvulas de descompresión adquieren una sección transversal de
asiento, que por regla general es por lo menos de aproximadamente
350 mm^{2} por cada m^{3} de volumen del reactor. En los
máximos de temperatura del reactor deberían realizarse en lo posible
hasta 800 mm^{2} de sección transversal de asiento por cada
m^{3} de volumen del reactor.
El volumen interno del reactor de alta presión es
en la mayor parte de los casos de 1 a 15 m^{3}. Como presión
interna preferida del reactor de alta presión entran en cuestión
las de 2.000 a 3.500 bares.
En la mayor parte de los casos, por lo menos una
conducción de unión entre la unidad hidráulica de control y el
equipo hidráulico tiene en promedio un diámetro interno de 20 a 50
mm - de modo preferido todas las conducciones de unión que se
encuentran entre la unidad hidráulica de control y el equipo
hidráulico tienen un diámetro interno de 20 a 50 mm. La por lo menos
una conducción de unión tiene por regla general una presión interna
de 150 a 250 bares - en la mayor parte de los casos todas las
conducciones de unión que se encuentran entre la unidad hidráulica
de control y el equipo hidráulico tienen una presión interna de 150
a 250 bares. En una forma preferida de realización del invento,
entre la unidad hidráulica de control y el equipo hidráulico están
dispuestas dos conducciones de unión previstas para el transporte de
un líquido hidráulico.
Una de estas conducciones de unión conduce el
líquido hidráulico hacia la unidad hidráulica de control, y la
correspondiente otra lo conduce desde la unidad hidráulica de
control al equipo hidráulico.
La masa móvil de émbolo pesa preferiblemente de
15 a 50 kg.
En una forma preferida de realización del
invento, una conducción de unión, o bien la conducción de unión, a
través de la cual se transporta el líquido hidráulico durante la
apertura de la válvula de descompresión desde el equipo hidráulico
en dirección hacia la unidad hidráulica de control, está equipada
con una válvula de retención y estrangulación. La válvula de
retención y estrangulación puede excluir la desventaja de que
durante el proceso de cierre de la válvula de descompresión sea
dañada la correspondiente guarnición del asiento de válvula.
Mediante la incorporación de la válvula de retención y
estrangulación es ajustable la velocidad del proceso de cierre - por
regla general se ha acreditado un período de tiempo de cierre de
aproximadamente 2 s (segundos). Por consiguiente, la válvula de
retención y estrangulación hace posible una rápida apertura y un
cierre retardado de la válvula de descompresión, con lo que se
favorecen unos altos períodos de tiempo de vida útil del "sistema
de descompresión".
Por regla general, una o varias de las válvulas
de la unidad hidráulica de control están estructuradas como
válvulas de corredera con activación del asiento esférico.
De modo preferido, la válvula de descompresión es
abierta mediante el recurso de que la masa móvil de émbolo se mueve
o bien en dirección hacia la válvula de descompresión - o
preferiblemente fuera de esta última.
El dibujo anejo muestra
en la Figura 1, un esquema del dispositivo
conforme al invento,
en la Figura 2, un esquema para explicar el modo
de funcionamiento de la unidad hidráulica de control en combinación
con el estado del equipo hidráulico, cuando está cerrada la válvula
de descompresión, y
en la Figura 3, un esquema del funcionamiento de
la unidad hidráulica de control en combinación con el estado del
equipo hidráulico, cuando está abierta la válvula de descompresión
("posición de emergencia").
En la Figura 1 se muestra un reactor de alta
presión 1, junto al que están dispuestas una disposición de
medición 2 para la presión así como una disposición de medición 3
para la temperatura. Por las disposiciones de medición 2, 3, en el
caso de sobrepasarse una temperatura preestablecida o una presión
preestablecida, se transmite una señal electrónica al sistema
electrónico de control 4. Este último transmite una señal
electrónica a la unidad hidráulica de control 5. Junto a la unidad
hidráulica de control están dispuestos un tubo de aportación 6 y un
tubo de retroceso 7 para el líquido hidráulico. Como líquido
hidráulico es adecuado normalmente un aceite hidráulico usual en el
comercio. La señal que llega a la unidad hidráulica de control 5 da
lugar a la apertura de una o varias válvulas de esta unidad
hidráulica de control 5. Con ello, el líquido hidráulico se
comprime a través de la conducción de unión 8, que está
estructurada en forma de tubo, en dirección hacia el equipo
hidráulico 9. Con ello es movida la masa móvil de émbolo 10, con lo
cual se abre la válvula de descompresión 11. Con el fin de cerrar
la válvula de descompresión 11, a través de la conducción de unión
12, que está estructurada en forma de tubo, se comprime el líquido
hidráulico a través de la válvula de retención y estrangulación 13
en dirección hacia el equipo hidráulico 9. La salida 14 de la
válvula de descompresión 11 está provista de un bote de techo 15
para la deposición del material sólido (por ejemplo, el
polietileno). Las conducciones de unión 8, 12 tienen un diámetro
interno de 10 a 80 mm, preferiblemente de 20 a 50 mm. La presión
dentro de éstas es de 100 a 500 bares, de modo preferido de 150 a
250 bares.
La Figura 2 y la Figura 3 muestran una unidad
hidráulica de control 5, estructurada de un modo especial, que
tiene cuatro válvulas de corredera 15 con activación del asiento
esférico y una correspondiente válvula de asiento esférico 17. Las
direcciones mostradas de circulación o "compresión" del líquido
hidráulico preestablecen si la válvula de descompresión 11 se
mantiene cerrada o se cierra (Figura 2) o se abre o se mantiene
abierta (Figura 3) por medio de la masa móvil de émbolo 10. Por
consiguiente, la Figura 2 reproduce esquemáticamente el modo de
funcionamiento normal de servicio y la Figura 3 reproduce
esquemáticamente la "posición de emergencia".
Claims (10)
1. Dispositivo que contiene
- a)
- un reactor de alta presión (1) que tiene un volumen interno de 0,4 a 20 m^{3} y una presión interna de 1.000 a 5.000 bares,
- b)
- disposiciones de medición (2, 3) para la determinación de la presión y/o de la temperatura en el reactor de alta presión (1),
- c)
- un sistema electrónico de control (4),
- d)
- una unidad hidráulica de control (5) que tiene una o varias válvulas,
- e)
- un equipo hidráulico (9), que contiene un cilindro hidráulico que tiene una masa móvil de émbolo (10), y una válvula de descompresión (11), que se encuentra junto al reactor de alta presión (1) y es controlada por medio del cilindro hidráulico, y
- f)
- unas conducciones de unión (8, 12) previstas para el transporte de un líquido hidráulico entre la unidad hidráulica de control (5) y el equipo hidráulico (9), realizándose que
al sobrepasarse una temperatura preestablecida o
una presión preestablecida en el reactor de alta presión (1) se
transmite, mediante una disposición de medición (2, 3), una señal
al sistema electrónico de control (4), que después de recibirla da
lugar a la apertura de una o varias válvulas de la unidad
hidráulica de control (4), con lo que el líquido hidráulico es
comprimido a través de una o varias conducciones de unión (8, 12)
en dirección a la masa móvil de émbolo (10) del cilindro
hidráulico, la masa móvil de émbolo (10) es movida con ello, con lo
que se abre la válvula de descompresión (11), teniendo por lo menos
una de las conducciones de unión (8, 12) en promedio un diámetro
interno de 10 a 80 mm, teniendo esta por lo menos una de las
conducciones de unión (8, 12) una presión interna de 100 a 500
bares y pesando la masa móvil de émbolo (10) de 10 a 80 kg.
2. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación
1, caracterizado porque el reactor de alta presión (1) tiene
un volumen interno de 1 a 15 m^{3}.
3. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 1
ó 2, caracterizado porque el reactor de alta presión (1)
tiene una presión interna de 2.000 a 3.500 bares.
4. Dispositivo de acuerdo con una de las
reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque por lo menos
una de las conducciones de unión (8,12) tiene en promedio un
diámetro interno de 20 a 50 mm.
5. Dispositivo de acuerdo con una de las
reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque la por lo menos
una de las conducciones de unión (8,12) tiene una presión interna
de 150 a 250 bares.
6. Dispositivo de acuerdo con una de las
reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque la masa móvil
de émbolo (10) pesa de 15 a 50 kg.
7. Dispositivo de acuerdo con una de las
reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque una conducción
de unión (12), a través de la que durante la apertura de la válvula
de descompresión (11) se transporta el líquido hidráulico desde el
equipo hidráulico (9) en dirección hacia la unidad hidráulica de
control (5), está equipada con una válvula de retención y
estrangulación (13).
8. Dispositivo de acuerdo con una de las
reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque una o varias
válvulas de la unidad hidráulica de control (5) están estructuradas
como válvulas de corredera (16) con activación del asiento
esférico.
9. Dispositivo de acuerdo con una o varias de las
reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque dos
conducciones de unión (8, 12) previstas para el transporte del
líquido hidráulico, están dispuestas entre la unidad hidráulica de
control (5) y el equipo hidráulico (9).
10. Dispositivo de acuerdo con una de las
reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque la válvula de
descompresión (11) es abierta mediante el recurso de que la masa
móvil de émbolo (10) es movida o bien hacia la válvula de
descompresión (11) o, de modo preferido, fuera de esta última.
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