ES2235037T3 - Dispositivo para la distribucion homogenea de un fluido en una camara y sus usos. - Google Patents
Dispositivo para la distribucion homogenea de un fluido en una camara y sus usos.Info
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Abstract
Dispositivo para la distribución y el reparto homogéneo de un fluido en un depósito (1), comprendiendo esencialmente este dispositivo una cámara de difusión (6) destinada a estar situada al menos en parte en el interior del depósito, siguiendo sensiblemente el eje del conducto (5) de alimentación del fluido de este depósito, y a ser colocada en ese conducto preferentemente al nivel de la conexión del conducto y el depósito, comprendiendo esta cámara de difusión, en el conjunto de sus paredes laterales, unos medios de evacuación (10) del fluido hacia la sección del depósito a llenar, estando este dispositivo caracterizado porque la cámara de difusión (6) está constituida por un conjunto monobloque que comprende: - una primera placa perforada (7) destinada a estar dispuesta en la parte superior en el sentido del flujo del fluido y permitiendo la alimentación de fluido de dicha cámara de difusión, - una segunda placa perforada (8) dispuesta en la parte inferior y destinada a evacuar una partedel fluido al interior del depósito, teniendo estas dos placas una forma y dimensiones sensiblemente idénticas a las de la sección transversal del conducto (5) a equipar, y estando perforadas con agujeros (13, 14) repartidos de forma sensiblemente regular en su superficie, - unas bandas laterales (9) espaciadas de forma regular entre sí, dispuestas perpendicularmente a las dos placas perforadas (7, 8) uniéndolas en su periferia, ya sea directamente, ya sea por medio de un faldón (11), - al menos una pieza de inserción (12) constituida por una corona anular de diámetro externo idéntico al diámetro interior de la cámara, estando esta corona anular dispuesta perpendicularmente al eje del conducto de alimentación y sobresaliendo hacia el interior de la cámara a partir de la o de las paredes laterales de ésta, a las cuales es rígidamente solidaria, para formar un obstáculo lateral al flujo del fluido, y porque la superficie de la pieza de inserción (12) es suficiente para crear en la parte superior de la cámara una presión mayor que la de la parte inferior, con el propósito de reforzar la alimentación de fluido de la parte más externa de la sección transversal del depósito.
Description
Dispositivo para la distribución homogénea de un
fluido en una cámara y sus usos.
La presente invención trata de un dispositivo
para la distribución homogénea de un fluido en un depósito. De forma
más concreta, tiene por objeto un dispositivo capaz de equipar un
conducto de alimentación de fluido, con el propósito de distribuir
este fluido en el interior de un depósito de forma sensiblemente
homogénea.
La invención tiene también por objeto las
utilizaciones de este dispositivo, en particular para la
alimentación de un reactor químico con una carga de fluido a
tratar.
Existen numerosos tipos de depósitos alimentados
en continuo con un fluido que, según las aplicaciones, puede ser un
líquido, un gas o un gas licuado, utilizado solo o mezclado. El
documento US-A-3547354 describe un
distribuidor del estado de la técnica. Generalmente, es preferible
distribuir el fluido en el depósito de forma homogénea, es decir,
de la misma manera siguiendo toda la sección transversal del
depósito.
Puede tratarse, por ejemplo, de un reactor
químico que se alimenta con una carga a tratar, o incluso de un
intercambiador térmico, alimentado con un fluido primario líquido o
gaseoso, en el cual quedan sumergidos unos tubos por los que circula
un fluido secundario.
Estos depósitos tienen a menudo una forma
cilíndrica y están generalmente alimentados en su base o en su parte
superior por un conducto, que presenta generalmente un codo muy
cerca de su conexión con el depósito. Ahora bien, se sabe que la
presencia de tal codo provoca variaciones de las velocidades de
circulación del fluido, perturbando así, de manera sensible, la
distribución de éste dentro del depósito. Si este depósito es, por
ejemplo, un reactor químico que incluye un lecho fijo de
catalizador, estas perturbaciones pueden provocar deformaciones
físicas en la parte superior del lecho catalítico en el nivel de la
disposición de las bolas de catalizador, crear olas en la
superficie del lecho, o incluso favorecer movimientos de finos de
catalizador, que constituyen desventajas para un funcionamiento
óptimo del reactor.
Así pues, es ventajoso e incluso indispensable
distribuir el fluido de la manera más homogénea posible en la
cabecera del depósito y, particularmente en la de un reactor, con
el fin de minimizar los incidentes de funcionamiento debidos a las
turbulencias de la superficie del lecho catalítico y, como
consecuencia, aumentar la duración del ciclo de funcionamiento.
Para responder a estas exigencias, se han
propuesto ya diversos tipos de sistemas de homogenización y de
distribución.
Así, se ha sugerido la colocación de un
pre-distribuidor en el interior del conducto de
alimentación, por debajo del codo que incluye eventualmente, y por
encima del orificio de salida al depósito a alimentar y,
preferentemente, un segundo distribuidor por debajo de este
orificio.
Se ha sugerido también utilizar como
pre-distribuidor, para los flujos monofásicos, una
simple placa situada transversalmente en el conducto de
alimentación y perforada con agujeros repartidos de forma
perceptiblemente regular siguiendo toda su superficie.
Tal placa perforada mejora de forma apreciable la
homogeneidad de la distribución de un fluido, por ejemplo que el
vapor de agua tenga una velocidad de flujo relativamente alta
(superior a 5 m/s). Además, permite atenuar sensiblemente los
efectos debidos a la presencia de un codo en el conducto de
alimentación, por encima de la placa. La utilización de tal placa,
en el caso de un flujo monofásico, es por tanto muy ventajosa, pero
su utilización está limitada a este tipo de aplicación.
Asimismo se ha propuesto utilizar un mezclador
estático a la salida del orificio de alimentación del depósito.
Este tipo de mezcladores están recomendados esencialmente para
flujos laminares, sobre todo mezclas de fluidos muy viscosos, o
mezclas o dispersiones de líquidos que presentan viscosidades muy
diferentes, con el fin de obtener una mejora sensible de la
homogeneidad de las mezclas polifásicas, y de reducir, en
particular, las discontinuidades
gaseoso-líquidas.
Estos mezcladores estáticos presentan, de todas
formas, el inconveniente de ocupar una altura importante en su
colocación en el depósito y, a menudo, en detrimento de la masa del
catalizador.
Entre los sistemas de distribución utilizados
frecuentemente por debajo de los pre-distribuidores
citados con anterioridad, se mencionarán los siguientes, en
especial para la distribución de fases gaseosas:
- los distribuidores que comprenden un elemento
en forma de casquete esférico perforado, cuya concavidad está
orientada hacia el pre-distribuidor y cuya
superficie consta de orificios de tamaño variable, repartidos de
forma apreciablemente uniforme;
\newpage
- los distribuidores que comprenden un elemento,
en general con forma troncocónica, dispuesto por debajo del
pre-distribuidor, con su extremo de sección más
pequeña orientado hacia éste;
- los difusores que comprenden al menos dos tubos
coaxiales colocados en el conducto de alimentación a partir del
depósito a alimentar, estando estos tubos conectados a unas partes
ensanchadas, por ejemplo con forma troncocónica, en el interior de
este depósito.
Todos estos sistemas de distribución, así como la
mayor parte de los disponibles en el mercado, actúan sobre la
corriente del fluido de alimentación por deflexión de la dirección
de su flujo y presentan una eficacia apreciable. De todas formas,
deben estar adaptados para cada caso especial y su realización
depende, en particular y de forma muy sensible, del caudal del
fluido a distribuir, lo que incrementa notablemente su coste de
fabricación.
Además, todos estos conjuntos constituidos por un
pre-distribuidor y por un distribuidor de fluidos no
permiten obtener a la vez:
- una velocidad mínima de impacto del fluido en
la superficie del lecho catalítico del orden, por ejemplo, de 1 m/s
o inferior, y ello cuando el régimen de la carga varía de un
centenar de toneladas por hora a varios centenares de toneladas por
hora. En efecto, estas débiles velocidades permiten minimizar las
perturbaciones físicas de la superficie del lecho catalítico
debidas a los impactos más o menos fuertes del fluido sobre éste, y
permiten asimismo reducir la creación de finos de catalizador,
provocados por fenómenos de recirculación de la carga en el espacio
limitado por la superficie del lecho catalítico y la pared interna
superior del reactor;
- una reducción significativa del tiempo de
estancación de la carga en el reactor, permitiendo minimizar la
formación de gomas en la cabecera del lecho catalítico. En efecto,
se sabe que la presencia de estas gomas favorece el aumento de la
pérdida de carga del reactor, provocando así una reducción del
tiempo del ciclo de la unidad;
- un aumento significativo del régimen de carga
sin degradación de la calidad de su distribución en el reactor y,
fundamentalmente, en toda la superficie transversal de éste y de un
modo más particular en la superficie del lecho catalítico; y
finalmente,
- un aumento del volumen del lecho catalítico por
disminución de las dimensiones del conjunto
pre-distribuidor y distribuidor.
La presente invención pretende remediar estos
inconvenientes proponiendo un dispositivo de distribución de un
fluido que no comporta dos elementos distintos separados
-pre-distribuidor y distribuidor-, sino que está
constituido por un conjunto compacto, monobloque y autónomo,
adaptable a las necesidades de un gran número de reactores.
La invención pretende también proponer un
dispositivo de distribución del tipo que pueda ser utilizado sin
modificación para caudales de fluido de amplitudes muy
variables.
La invención tiene también como finalidad
proponer un dispositivo que asegure una distribución homogénea del
fluido en toda la superficie transversal del depósito alimentado
por éste.
Por último, la invención tiene como finalidad
proponer un dispositivo que elimine o reduzca considerablemente la
amplitud de los fenómenos de recirculación del fluido en el
interior del depósito que alimenta, así como una reducción
significativa del tiempo de estancación del fluido en dicho
depósito.
En este sentido, la invención tiene por objeto un
dispositivo para la distribución y el reparto homogéneo de un
fluido en un depósito, comprendiendo este dispositivo esencialmente
una cámara de difusión destinada a estar colocada, al menos en
parte, en el interior del depósito, sensiblemente a lo largo del eje
del conducto de alimentación del fluido de dicho depósito, y a ser
colocada, preferentemente, al nivel de la conexión del conducto con
el depósito, comprendiendo esta cámara de difusión en el conjunto
de sus paredes laterales unos medios de evacuación del fluido hacia
la sección del depósito a rellenar, estando este dispositivo
caracterizado porque la cámara de difusión está constituida por un
conjunto monobloque que comprende:
- una primera placa perforada destinada a estar
colocada arriba, en el sentido de circulación del fluido y
permitiendo la alimentación con el fluido de dicha cámara de
difusión,
- una segunda placa perforada dispuesta abajo y
destinada a evacuar una parte del fluido del interior del depósito,
teniendo estas dos placas una forma y unas dimensiones sensiblemente
idénticas a las de la sección transversal del conducto a equipar, y
estando perforadas con agujeros repartidos de forma sensiblemente
regular en su superficie,
- unas bandas laterales regularmente espaciadas
las unas con respecto a las otras, dispuestas perpendicularmente a
las dos placas perforadas y uniéndose en su periferia, ya sea
directamente, o por medio de un faldón,
- al menos una pieza de inserción constituida por
una corona anular de diámetro externo idéntico al diámetro interior
de la cámara, estando esta corona anular dispuesta
perpendicularmente al eje del conducto de alimentación y emergiendo
hacia el interior de la cámara a partir de la o de las paredes
laterales de ésta, a las cuales es rígidamente solidaria, para
formar un obstáculo lateral a la circulación del fluido,
y porque la superficie de la pieza de inserción
es suficiente para crear en la parte de arriba de la cámara una
presión superior a la de la parte de abajo, con vistas a reforzar
la alimentación del fluido de la parte más externa de la sección
transversal del depósito.
En el sentido de la presente invención, el
término "conducto de alimentación" engloba tanto el conducto
propiamente dicho como el orificio tubular del depósito al cual
está conectado. Cuando, siguiendo con la presente descripción y en
las reivindicaciones anexas, se hable de conducto equipado o a
equipar del dispositivo conforme a la invención, esta palabra
"conducto" podrá tener pues uno u otro de estos
significados.
El dispositivo conforme a la invención comprende,
pues, un conjunto monobloque formado por dos placas agujereadas
perpendiculares al eje del conducto de alimentación y de sección
sensiblemente igual a la sección interna transversal del conducto a
equipar, estando estas dos placas perforadas con agujeros repartidos
de forma sensiblemente regular en su superficie y estando unidas de
forma solidaria en su periferia por bandas laterales
perpendiculares a ellas, estando dichas bandas regularmente
espaciadas unas de las otras. La placa perforada situada en la
parte superior hace las veces de pre-distribuidor
del fluido, mientras que la otra placa perforada, dispuesta en la
parte inferior, constituye un medio de evacuación del fluido hacia
la sección del depósito a llenar.
Las dos placas perforadas tienen, de forma
preferente, un grado de perforación diferente: la placa destinada a
ser colocada por encima en el conducto a equipar posee una mayor
cantidad de perforaciones y una mayor superficie perforada con
agujeros que la placa dispuesta por debajo, que hace las veces de
distribuidor propiamente dicho.
Las perforaciones de la placa dispuesta por
arriba representan entre un 10% y un 50% y favorablemente cerca de
un tercio de la superficie de esta placa, mientras que las de la
placa dispuesta abajo ocupan entre un 10% y un 50% y,
preferentemente, entre el 5 y el 10% de la superficie de esta
última.
La forma y las dimensiones de las perforaciones
pueden ser las mismas para las dos placas o diferentes, según el
efecto buscado.
Estas perforaciones pueden ser, por ejemplo,
circulares y tener un diámetro comprendido entre 1,25 cm y 5 cm.
La pieza de inserción anular sobresale a partir
de las bandas laterales, a las cuales es solidaria. Tiene forma de
corona, pero este término no debe limitarse a su sentido geométrico
usual, pues el orificio central de esta corona puede ser excéntrico
en relación al eje de la cámara de difusión y puede tener una forma
no necesariamente circular. Esta corona sobresale en el interior de
la cámara de difusión, perpendicularmente al eje del conducto de
alimentación del fluido, y forma de este modo un obstáculo lateral
para el flujo del fluido. La superficie de la corona debe ser
suficiente para crear, en la parte superior del dispositivo, una
presión superior a la de la parte inferior, con vistas a reforzar
así la alimentación del fluido de la parte más externa de la
sección transversal del depósito, que tiene generalmente forma
cilíndrica.
Esta pieza de inserción anular puede estar
dispuesta en diferentes niveles de la cámara para tener en cuenta la
configuración geométrica del depósito, en particular entre el 25% y
el 75% de la distancia que separa la primera placa de la cámara de
difusión de la segunda placa y, preferentemente, entre el 50% y el
60% de esta distancia. La superficie de la pieza de inserción
representa entre el 20% y el 80% y, preferentemente, entre el 40% y
el 60% de la sección transversal de la cámara de difusión.
La fracción del fluido que topa con la pieza de
inserción anular es desviada por ésta, siendo una parte lanzada
hacia el exterior, por los espacios que quedan entre las bandas
laterales de la cámara de difusión, mientras que otra parte es
reenviada hacia el interior del dispositivo. Así, la presencia de
esta pieza de inserción incrementa considerablemente la eficacia
del dispositivo, en lo que respecta a la homogenización de la
corriente del fluido distribuida en el depósito. Además, presenta la
ventaja de ser muy poco sensible a las variaciones de caudal.
La superficie completa de la pieza de inserción
representa entre el 20% y el 80% de la sección transversal de la
cámara de difusión y, preferentemente, entre el 40% y el 60% de
esta sección.
Los intervalos que separan las bandas laterales
del dispositivo representan entre el 30% y el 70% y,
ventajosamente, entre el 40% y el 60% de la superficie lateral
externa del dispositivo.
Preferentemente, las bandas están unidas entre sí
por un faldón solidario a la placa perforada destinada a ser
colocada por encima del conducto a equipar, para permitir la
homogenización del flujo hacia abajo del
pre-distribuidor. Este faldón se extiende,
preferentemente, en una longitud que representa entre un 10% y un
30% de la altura de la cámara de difusión.
El distribuidor conforme a la invención puede
tener una sección transversal de forma indistinta, normalmente
circular o cuadrada, adaptada a la sección interna del tubo que
tiene que equipar.
En una forma preferente de la puesta en práctica
de la invención, el dispositivo está alojado al menos parcialmente
en el conducto de alimentación del depósito, al nivel de la
conexión de dicho conducto con el depósito.
El dispositivo está destinado a ser colocado en
el tubo a equipar de forma que sobresalga hacia el exterior de éste
hacia el interior del depósito, en una distancia que representa
entre el 60% y el 80% de su longitud.
Este dispositivo es susceptible de múltiples
utilizaciones, para la alimentación de depósitos diversos de
fluidos monofásicos o polifásicos, cuyos valores de caudal pueden
extenderse en un amplio dominio. Los medios de cálculo conocidos en
la técnica permiten dimensionar el dispositivo y, especialmente, la
pieza de inserción para adaptarse al reactor a equipar.
Además, la forma de la pieza de inserción, sus
dimensiones y su ubicación en la cámara de difusión pueden estar
perfectamente modelizadas y, luego, calculadas por medios de
cálculo conocidos en esta técnica.
Este dispositivo ha demostrado ser
particularmente ventajoso en la alimentación en una carga a tratar,
especialmente en una carga de hidrocarburos, de un reactor formado
por un lecho fijo de catalizador.
Esta utilización del dispositivo, que será
descrita con más detalle a continuación, constituye otro objeto de
la presente invención.
La invención será descrita a continuación con más
detalle en esta aplicación, haciendo referencia a los dibujos
esquemáticos adjuntos. Respecto a estos dibujos:
- la figura 1 es una vista en alzado, con un
detalle parcial, de un reactor de hidrotratamiento de hidrocarburos,
de lecho catalítico fijo;
- la figura 2 es una vista en detalle a mayor
escala que ilustra la conexión del conducto de alimentación a este
reactor;
- la figura 3 es una vista en perspectiva del
dispositivo de distribución de la carga utilizada en este
reactor;
- la figura 4 es otra vista en perspectiva
parcial del dispositivo de la figura 3, mostrando el interior de
este dispositivo.
El reactor 1 representado en la figura 1 es un
reactor de hidrotratamiento de gasolinas, en el cual se aloja un
lecho fijo de catalizador. Los reactores de este tipo son muy
conocidos en la técnica, por lo que el reactor 1 no será por lo
tanto descrito con más detalle.
La alimentación del reactor 1 de gasolinas en
fase gaseosa se efectúa en su parte superior por un conducto, no
representado, conectado al reactor 1 mediante un codo 2.
En la figura 2 se aprecia que el codo 2 está
formado por una brida 3 fijada sobre una brida 4 dispuesta en la
entrada de un orificio tubular 5 del reactor.
Es este orificio el que está destinado a recibir
el dispositivo de distribución 6 conforme a la invención, el cual
es solidario al orificio tubular mediante cualquier medio conocido
en la técnica.
Tal como está representado en las figuras 3 y 4,
este dispositivo 6 está constituido por:
- una primera placa metálica perforada 7,
dispuesta en el extremo superior del dispositivo en el sentido del
flujo de los vapores de gasolinas y que hace las veces de
pre-distribuidor;
- una segunda placa metálica perforada 8 paralela
a la precedente y dispuesta en el extremo inferior del dispositivo,
que hace las veces de distribuidor propiamente dicho;
- unas bandas metálicas 9, aquí en número de diez
y con una longitud de 45 cm y una anchura de 8,08 cm, que unen el
borde de las placas 7 y 8, a las que son perpendiculares, estando
estas bandas 9 espaciadas de forma regular unas de las otras y
separadas por intervalos 10, de una anchura de 5,38 cm;
- un faldón metálico 11 que alcanza la periferia
de la placa 7 y que une las bandas 9 entre sí;
- una pieza de inserción anular metálica 12 en
forma de corona plana, solidaria a las bandas 9 y que sobresale a
partir de la cara interna de estas bandas hacia el interior del
dispositivo, paralelamente a las placas 7 y 8.
Tal como está indicado más arriba, las
perforaciones 13 de la placa superior 7 son más numerosas que las
perforaciones 14 de la placa 8 y ocupan una fracción más importante
(aquí, aproximadamente igual a un 32% de esta placa 7) que la
porción de la placa 8 ocupada por las perforaciones 14 de ésta
(aquí, alrededor de un 7%).
Las formas y las dimensiones de las perforaciones
13 y 14 así como su modo de repartirse en la superficie de las
placas 7 y 8 pueden ser absolutamente cualesquiera y son elegidos
en función del efecto deseado, pero es preferible que las
perforaciones de una misma placa estén dispuestas siguiendo rectas
paralelas entrecruzadas, más que siguiendo círculos
concéntricos.
El dispositivo 6 se aloja en el orificio tubular
5 del reactor 1 y tiene por lo tanto una sección transversal
externa de la misma forma (aquí circular) y de las mismas
dimensiones (aquí, un diámetro de 42,86 cm) que la sección
transversal interna del orificio 5. El faldón 11 se aplica contra
la superficie interna de este orificio, que tiene por objeto
permitir la homogenización del flujo.
Los intervalos 10 que separan las bandas 9 (aquí
en número de diez) ocupan alrededor del 40% de la superficie
comprendida entre la parte inferior del faldón 11 y la placa 8.
Las bandas 9 pueden eventualmente ser
reemplazadas por simples barrotes, con tal de que se conserve el
diseño general del dispositivo, en forma de "jaula de
pájaros".
Tal como se ha expuesto más arriba, la pieza de
inserción 12 en forma de corona desempeña un papel esencial en el
dispositivo, ya que constituye un obstáculo al paso libre de la
corriente, ya pre-homogeneizada por su paso a través
de las perforaciones 13 de la placa 7, teniendo como efecto una
proyección de la fracción de esa corriente que topa con la pieza de
inserción ya sea hacia el exterior del dispositivo, a través de los
intervalos 10 que separan las bandas, ya sea hacia el interior del
dispositivo.
En la forma de realización ilustrada en los
dibujos, la superficie de la pieza de inserción representa
aproximadamente un 50% de la sección transversal del dispositivo y
está situada a un distancia de la placa 8 que representa el 60% de
la longitud de las bandas 9.
En esta aplicación, el fluido está constituido
por vapores de gasolina, pero el dispositivo conforme a la invención
se aplica también a una distribución sensiblemente homogénea de
líquidos o de gases licuados, y ello tanto más cuanto que en la
presente utilización, se considera que los vapores de gasolina son
un gas incompresible.
El siguiente ejemplo ilustra las ventajas de un
dispositivo conforme a la invención en esta utilización.
En este ejemplo, el reactor de hidrotratamiento
de gasolinas es un reactor cilíndrico con las siguientes
dimensiones:
- diámetro interior = 3 m,
- altura del reactor = 11 m.
Contiene un lecho catalítico fijo cuyas
principales características geométricas son las siguientes:
- altura = 3,75 m
- distancia de la superficie del lecho catalítico
al dispositivo de distribución = 0,6 m.
El hidrógeno utilizado para el hidrotratamiento
es introducido por la parte inferior del reactor.
La alimentación del reactor con vapores de
gasolina se efectúa en las siguientes condiciones:
| - caudal (t/h): | *estándar: | 131,4, |
| *máximo: | 178,0, | |
| *estrechamiento: | 200,0, | |
| - presión operativa (10^{5} Pa): | 29,8, | |
| - densidad de los vapores (kg/m^{3}) | 43,93, | |
| - viscosidad del vapor (mm^{2}/s): | 0,01641. |
En los ensayos efectuados con cada uno de los
caudales indicados, se ha utilizado como medio de distribución:
- una simple placa perforada idéntica a la placa
7 del dispositivo descrito anteriormente, dispuesto a la salida del
orificio tubular 5;
- la forma de realización descrita anteriormente
del dispositivo objeto de la presente invención, pero sin la pieza
de inserción 12 en forma de corona;
- este mismo dispositivo con la pieza de
inserción 12.
En el caso del dispositivo conforme a la
invención, con o sin pieza de inserción, éste ha sido colocado en
el orificio tubular 5 siguiendo una extensión que representa el 40%
de la altura del dispositivo y sobresale pues hacia el exterior de
este orificio al interior del reactor.
La velocidad máxima de la corriente de vapores a
la superficie del lecho ha sido medida para cada uno de los
dispositivos y los resultados obtenidos están recogidos en la Tabla
1 que viene a continuación.
Esta tabla muestra que el dispositivo conforme a
la invención permite limitar considerablemente las perturbaciones
debidas al impacto de los vapores de gasolina en la superficie del
lecho catalítico, ya que las velocidades de impacto están limitadas
de forma muy significativa, en particular cuando el dispositivo
comprende una pieza de inserción, y ello no sólo para un caudal de
alimentación estándar, sino también con caudales notablemente más
elevados.
Todo ello permite además reducir de forma
apreciable la amplitud de las recirculaciones en la cabecera del
reactor. Esto se explica por el hecho de que el flujo del fluido es
escalonado, estando la corriente "quebrada" en diversos
sitios:
- por la placa superior 7, haciendo las veces de
predistribuidor;
- en el nivel de la pieza de inserción anular 12,
donde la corriente se separa en dos;
- por la placa inferior 8, donde la corriente es
de nuevo homogeneizada.
De ello resultan las siguientes ventajas, muy
apreciables para la presente utilización:
- un arrastre más débil de finos de catalizador,
con una disminución concomitante con la formación de gomas;
- la posibilidad de incrementar la altura del
lecho catalítico, pudiendo alcanzar este aumento hasta un 10% del
volumen del catalizador, teniendo como consecuencia una duración del
ciclo más favorable, debido sobre todo al aumento de la masa
catalítica;
- la posibilidad de incrementar el caudal de la
carga tratada sin degradar la calidad de la distribución de esta
carga;
- una disminución del tiempo de estancamiento de
la carga en el reactor.
Las ventajas del dispositivo de distribución
conforme a la invención son claramente evidenciadas a través de
estos ensayos.
En más de una utilización en los reactores de
hidrotratamiento de la industria petrolera, el dispositivo conforme
a la invención puede ser empleado en otros tipos variados de
depósitos y, en particular, la calandria de un intercambiador
térmico.
Claims (11)
-
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1. Dispositivo para la distribución y el reparto homogéneo de un fluido en un depósito (1), comprendiendo esencialmente este dispositivo una cámara de difusión (6) destinada a estar situada al menos en parte en el interior del depósito, siguiendo sensiblemente el eje del conducto (5) de alimentación del fluido de este depósito, y a ser colocada en ese conducto preferentemente al nivel de la conexión del conducto y el depósito, comprendiendo esta cámara de difusión, en el conjunto de sus paredes laterales, unos medios de evacuación (10) del fluido hacia la sección del depósito a llenar, estando este dispositivo caracterizado porque la cámara de difusión (6) está constituida por un conjunto monobloque que comprende:- una primera placa perforada (7) destinada a estar dispuesta en la parte superior en el sentido del flujo del fluido y permitiendo la alimentación de fluido de dicha cámara de difusión,- una segunda placa perforada (8) dispuesta en la parte inferior y destinada a evacuar una parte del fluido al interior del depósito, teniendo estas dos placas una forma y dimensiones sensiblemente idénticas a las de la sección transversal del conducto (5) a equipar, y estando perforadas con agujeros (13, 14) repartidos de forma sensiblemente regular en su superficie,- unas bandas laterales (9) espaciadas de forma regular entre sí, dispuestas perpendicularmente a las dos placas perforadas (7, 8) uniéndolas en su periferia, ya sea directamente, ya sea por medio de un faldón (11),- al menos una pieza de inserción (12) constituida por una corona anular de diámetro externo idéntico al diámetro interior de la cámara, estando esta corona anular dispuesta perpendicularmente al eje del conducto de alimentación y sobresaliendo hacia el interior de la cámara a partir de la o de las paredes laterales de ésta, a las cuales es rígidamente solidaria, para formar un obstáculo lateral al flujo del fluido,y porque la superficie de la pieza de inserción (12) es suficiente para crear en la parte superior de la cámara una presión mayor que la de la parte inferior, con el propósito de reforzar la alimentación de fluido de la parte más externa de la sección transversal del depósito. - 2. Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado porque la pieza de inserción (12) está dispuesta en la cámara de difusión a una distancia de la primera placa perforada (7) comprendida entre el 25% y el 75% y, preferentemente, entre el 50% y el 60% de la distancia que separa esta primera placa (7) de la segunda placa perforada (8).
- 3. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 y 2 caracterizado porque la superficie completa de la pieza de inserción representa entre el 20% y el 80% y, preferentemente, entre el 40% y el 60% de la sección transversal de la cámara de difusión (6).
- 4. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque la fracción de la superficie ocupada por las perforaciones (13) de la primera placa (7) es superior a la fracción de la superficie ocupada por las perforaciones (14) de la segunda placa (8).
- 5. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque las perforaciones (13) de la primera placa (7) ocupan entre el 10% y el 50% y, preferentemente, un tercio de la superficie de esta placa.
- 6. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque las perforaciones (14) de la segunda placa (8) ocupan entre el 5 y el 25% y, preferentemente, entre el 5 y el 10% de la superficie de esta placa.
- 7. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque los intervalos (10) entre las bandas (9) representan entre el 30 y el 70% y, preferentemente, entre el 40 y el 60% de la superficie lateral externa de la cámara de difusión (6).
- 8. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque el faldón (11) se extiende a partir de la primera placa perforada (7), en una longitud que representa entre el 10% y el 30% de la distancia que separa esta primera placa (7) de la segunda placa (8).
- 9. Utilización de un dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 8 para la distribución homogénea de un fluido en un depósito (1), caracterizada porque la cámara de difusión (6) del dispositivo tiene una sección transversal externa sensiblemente igual a la sección transversal interna del tubo de alimentación (2) de este depósito (1) o del orificio anular de este depósito al cual está conectado el tubo de alimentación (2), y porque el dispositivo está ajustado en ese tubo o en ese orificio a una distancia que representa entre el 5% y el 50% y, preferentemente, entre el 20% y el 40% de su longitud.
- 10. Utilización según la reivindicación 9, caracterizada porque el depósito (1) es un reactor químico destinado al tratamiento de una carga, especialmente de hidrocarburos, que constituye el fluido a distribuir en dicho depósito.
- 11. Utilización según la reivindicación 10, caracterizada porque el reactor es un reactor que comprende un lecho fijo de catalizador.
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