ES2257463T3 - Separador de ciclon vertical. - Google Patents
Separador de ciclon vertical.Info
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- B04C5/00—Apparatus in which the axial direction of the vortex is reversed
- B04C5/08—Vortex chamber constructions
- B04C5/081—Shapes or dimensions
Abstract
Una vasija de ciclón vertical (1) que tiene un alojamiento tubular (2) que comprende una sección de pared tubular (3) provista de una entrada dispuesta tangencialmente (4) para recibir una suspensión de gas y sólidos y una cubierta elevada (5) que cierra el extremo superior de la sección de pared tubular (3), caracterizada porque el conducto de salida del gas (6) sobresale de la parte de encima y junto al eje (7) hasta dentro del alojamiento tubular (2) a la posición horizontal como máximo (8) del centro (9) de la entrada dispuesta tangencialmente (4), y la cubierta (5) está situada a una distancia vertical (d1) por encima del centro (9) de la abertura de entrada dispuesta tangencialmente (4) y la relación de esta distancia (d1) y el diámetro del alojamiento tubular (d2) está entre 0, 5 y 2 y el conducto de salida del gas (6) sobresale al menos una distancia (d3) medida desde la cubierta (5) a dentro del alojamiento tubular (2) y la relación de esta distancia (d3) y la distancia (d1) entrela cubierta elevada (5) y el centro (9) de la abertura de entrada dispuesta tangencialmente (4) está entre 0, 1 y 0, 6.
Description
Separador de ciclón vertical.
La invención se refiere a un separador de ciclón
mejorado. La invención se refiere también a la utilización de este
ciclón en un procedimiento de desintegración catalítica en lecho
fluidizado.
Este separador está descrito en la Patente
internacional WO-A-0050538. En esta
publicación está descrito un separador de ciclón que tiene una
mayor eficacia de separación que la de los separadores de ciclón
convencionales como queda señalado en lo descrito en las Patentes
US-A-3636682,
US-A-4380105,
GB-A-668848 y en la Figura
17-36 del manual Perry´s Chemical Engineers
Handbook, McGrow Hill, 7ª edición, 1997.
La presente invención tiene como objeto
proporcionar un separador con una mejora aún mayor en la eficacia
de separación que los separadores de ciclón citados en la Patente de
referencia anterior WO-A-0050538, en
el que la pre-caracterización se basa en parte de
la reivindicación 1.
Este objetivo se logra con el siguiente separador
de ciclón. La vasija de ciclón vertical tiene un alojamiento
tubular que consta de una sección de pared tubular provista de una
entrada dispuesta tangencialmente para recibir una suspensión de
gas y sólidos y una cubierta que cierra el extremo superior de la
sección de pared tubular, donde un conducto de salida de gas
sobresale por arriba y junto al eje dentro del alojamiento tubular
a una posición horizontal como máximo del centro de la entrada
dispuesta tangencialmente, donde la cubierta está dispuesta a una
distancia vertical (d1) por encima del centro de la abertura de
entrada dispuesta tangencialmente y donde la relación de esta
distancia (d1) y el diámetro del alojamiento tubular (d2) es entre
0,5 y 2 y donde el conducto de salida del gas sobresale al menos
una distancia (d3) medida desde la cubierta al interior del
alojamiento tubular y donde la relación de esta distancia (d3) y la
distancia (d1) entre la cubierta elevada y el centro de la abertura
de entrada dispuesta tangencialmente es entre 0,1 y 0,6.
Los solicitantes han encontrado que el separador
de ciclón de la invención consigue una mejor eficacia de separación
que el separador de ciclón del estado actual de la técnica,
especialmente cuando la alimentación contiene proporciones de
sólidos relativamente altas.
A continuación se describe con más detalle la
invención, incluyendo algunos modos de realización preferidos.
La cubierta del ciclón está elevada respecto a la
entrada situada tangencialmente por la que se recibe la suspensión
de sólidos y gas. Por la expresión "estar elevada" se entiende
aquí que la distancia entre la cubierta y el centro de la entrada
dispuesta tangencialmente es mayor de la que se aplica por lo
general. Los ciclones típicos, tal como se describen en técnicas
anteriores, tienen una cubierta colocada justamente encima de la
entrada dispuesta tangencialmente. La cubierta elevada está situada
a una distancia en vertical (d1) por encima del centro de la
abertura de la entrada dispuesta tangencialmente, siendo la relación
de esta distancia (d1) y el diámetro del alojamiento tubular (d2)
entre 0,5 y 2 y más preferiblemente entre 0,5 y 1,5.
El conducto de salida del gas sobresale
significativamente del alojamiento tubular del ciclón por la parte
de encima. La expresión "sobresale significativamente" se
refiere a que la distancia de la parte saliente (d3) medida desde
la cubierta elevada al interior del alojamiento tubular es de al
menos 0,4 veces mayor que el diámetro (d4) del conducto de salida
del gas. Preferiblemente es mayor de 0,5 veces el diámetro (d4) del
conducto de salida del gas. La relación entre la distancia (d3) y la
distancia (d1) entre la cubierta elevada y el centro de la abertura
de entrada dispuesta tangencialmente es entre 0,1 y 0,6, más
preferiblemente entre 0,4 y 0,6.
La Figura 1 ilustra un ciclón según la presente
invención. La Figura 1 muestra un recipiente de ciclón vertical (1)
que tiene un alojamiento tubular (2) que comprende una sección de
pared tubular (3) provista de una entrada dispuesta tangencialmente
(4) para recibir una suspensión de gas y sólidos y una cubierta
elevada (5) que cierra el extremo superior de la sección de pared
tubular (3), donde el conducto de salida del gas (6) sobresale
significativamente desde arriba y junto al eje (7) dentro del
alojamiento tubular (2) a, como máximo, la posición horizontal (8)
del centro (9) de la entrada dispuesta tangencialmente (4). El
ciclón vertical ilustrado según (1) va provisto también de un pié
de inmersión (10) en el extremo inferior de la sección de la pared
tubular (3), pie de inmersión (10) (parcialmente mostrado) que va
conectado a través del fluido a la sección de pared tubular
mediante una sección de pared frustocónica. La Figura ilustra
también las distancias d1, d2, d3 y d4 que se han descrito
antes.
El ciclón según la invención se puede utilizar
ventajosamente como ciclón primario en combinación con un ciclón
secundario donde el conducto de entrada del gas del ciclón primario
está conectada a través de fluido a una entrada dispuesta
tangencialmente de un ciclón secundario. El ciclón secundario puede
ser un ciclón del estado actual de la técnica como, por ejemplo, el
descrito en la Figura 17-36 del manual Perry's
Chemical Engineers'Handbook, Mc Graw Hill, 7ª edición, 1997.
El separador de ciclón se utiliza para separar
partículas sólidas desde una suspensión de partículas y gas. El
ciclón según la invención puede encontrar utilización en cualquier
proceso en el que haya que separar partículas sólidas de una
suspensión de estas partículas sólidas y un gas. Entre los ejemplos
de estos procesos está el proceso de deshidrogenación en lecho
fluidizado de MTBE, el proceso de acrilonitrilo y el proceso de
desintegración catalítica en lecho fluidizado (FCC). Entre los
ejemplos de este proceso de desintegración catalítica en lecho
fluidizado están los descritos en Catalytic Cracking of Heavy
Petroleum Fractions, Daniel DeCrocq, Institut Francais du Petrole,
1984 (ISBN
2-7108-455-7),
páginas 100-114. Preferiblemente, el aparato se
utiliza en un proceso FCC donde se introduce como alimentación en un
ciclón primario una suspensión de sólidos en gas que tiene un
contenido en sólidos entre 1 y 15 kg/m^{3}. Preferiblemente, el
ciclón según la presente invención se utiliza como ciclón primario
en los modos de realización preferidos como se describe en la
Patente WO-A-0050538 y especialmente
los ilustrados en las Figuras 1-5 de la citada
publicación.
La invención va dirigida también a una vasija de
reactor de desintegración catalítica fluidizada donde el extremo
corriente abajo del tubo ascendente del reactor está en comunicación
por fluido con la entrada dispuesta tangencialmente de un ciclón
según la presente invención, comprendiendo además la vasija en su
extremo inferior una zona de extracción provista de medios de
suministro de un medio de extracción a un lecho fluidizado denso de
partículas de catalizador separadas, medios para descargar las
partículas de catalizador extraídas desde la vasija y medios para
descargar los vapores del hidrocarburo y del medio de extracción
desde la vasija.
La invención se ilustrará con el siguiente
Ejemplo.
En un separador de ciclón que tiene el diseño
representado en la Figura 1 se introdujo como alimentación una
suspensión gas-sólidos con una carga de polvos de 8
kg sólidos/kg gas. El tamaño medio de partícula de los sólidos era
de 50 micras. La velocidad de introducción de la suspensión era de
20 m/s. El diámetro (d2) del alojamiento tubular era 0,300 m y la
distancia (d1) entre el centro de la entrada y la cubierta elevada
era 0,290 m, de manera que la relación d1/d2 era 0,97. El conducto
de salida del gas tenía un diámetro interno (d4) de 0,108 m. Las
dimensiones restantes de la pieza tubular del ciclón, el pie de
inmersión y la pieza de conexión son del tamaño convencional. La
medida de parte que sobresale de la salida de gas (d3) variaba y
los sólidos de la fracción que no se separaban en el ciclón (es
decir, fracción de sólidos en exceso) se midió para los diversos
valores de d3. Los resultados se dan en la siguiente Tabla.
d3/d1 | Fracción de sólidos en exceso | Caída de la presión (Pa) | |
(% en peso) | |||
1 | 0 | 0,3 | 2002 |
2 | 0,19 | 0,1 | 2037 |
3 | 0,65 | 0,2 | 2110 |
Claims (8)
1. Una vasija de ciclón vertical (1) que tiene un
alojamiento tubular (2) que comprende una sección de pared tubular
(3) provista de una entrada dispuesta tangencialmente (4) para
recibir una suspensión de gas y sólidos y una cubierta elevada (5)
que cierra el extremo superior de la sección de pared tubular (3),
caracterizada porque el conducto de salida del gas (6)
sobresale de la parte de encima y junto al eje (7) hasta dentro del
alojamiento tubular (2) a la posición horizontal como máximo (8) del
centro (9) de la entrada dispuesta tangencialmente (4), y la
cubierta (5) está situada a una distancia vertical (d1) por encima
del centro (9) de la abertura de entrada dispuesta tangencialmente
(4) y la relación de esta distancia (d1) y el diámetro del
alojamiento tubular (d2) está entre 0,5 y 2 y el conducto de salida
del gas (6) sobresale al menos una distancia (d3) medida desde la
cubierta (5) a dentro del alojamiento tubular (2) y la relación de
esta distancia (d3) y la distancia (d1) entre la cubierta elevada
(5) y el centro (9) de la abertura de entrada dispuesta
tangencialmente (4) está entre 0,1 y 0,6.
2. Ciclón vertical según la reivindicación 1,
donde la relación de la distancia (d1) y el diámetro del alojamiento
tubular (d2) está entre 0,5 y 1,5.
3. Ciclón vertical según cualquiera de las
reivindicaciones 1-2, donde el conducto de salida
del gas (6) sobresale al menos una distancia (d3) medida desde la
cubierta elevada (5) a dentro del alojamiento tubular (2) y donde la
relación de esta distancia (d3) y el diámetro (d4) del conducto de
salida del gas (6) es de al menos 0,4.
4. Ciclón vertical según cualquiera de las
reivindicaciones 1-3, donde está presente un pie de
inmersión (10) en el extremo inferior de la sección de pared tubular
(3) del ciclón primario, pie de inmersión (10) que está conectado a
través del fluido a la sección de pared tubular (3) por medio de una
sección de pared frustocónica (11).
5. Aparato de separación que comprende un
separador de ciclón según cualquiera de las reivindicaciones
1-4 como ciclón primario donde el conducto de salida
del gas está conectado a través del fluido a una entrada dispuesta
tangencialmente de un ciclón secundario para recibir una suspensión
de gas y sólidos.
6. Una vasija de reactor de desintegración
catalítica fluidizada donde el extremo corriente abajo del tubo
ascendente del reactor está en comunicación mediante el fluido con
la entrada dispuesta tangencialmente de un ciclón según cualquiera
de las reivindicaciones 1-4 o con la entrada
dispuesta tangencialmente del ciclón primario del aparato separador
según la reivindicación 5, comprendiendo además la vasija en su
extremo inferior una zona de extracción provista de medios para
suministrar un medio de extracción a un lecho fluidizado denso de
partículas de catalizador separadas, medios para descargar las
partículas de catalizador extraídas desde la vasija y medios para
descargar los vapores de hidrocarburo y del medio de extracción
desde la vasija.
7. Utilización según las reivindicaciones
1-4 para separar partículas sólidas desde una
suspensión de partículas y gas.
8. Utilización según la reivindicación 7, donde
el contenido en sólidos de la suspensión está entre 1 y 15
kg/m^{3}.
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