ES2296500B1 - Reactor de precipitacion gas-liquido-solido. - Google Patents

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Abstract

Reactor de precipitación gas-líquido-sólido. Incorpora medios de limpieza (17, 18, 19, 20) asociados a la boca de salida inferior de un tubo central (4) de un agitador (3) por cuya entrada superior penetra un gas que atraviesa el tubo central (4) y desemboca inferiormente en el interior del depósito (1) a través de un difusor de salida (5) borboteando en un líquido reaccionante contenido en el reactor. Estos medios de limpieza (17, 18, 19, 20) permiten, de forma simultánea y sin necesidad de detener el reactor, la precipitación y salida de las partículas sólidas contenidas en el gas al tiempo que es borboteado. Asimismo se facilita el escurrido de los sólidos mediante un disco trampa (24) situado en el interior y sobre la base del depósito (1) que está dotado de unas acanaladuras descendentes (25) en su cara superior que dirige los sólidos hacia el fondo del depósito (1) por un movimiento de agitación.

Description

Reactor de precipitación gas-líquido-sólido.
Objeto de la invención
La presente invención se refiere a un reactor de precipitación en el que se lleva a cabo la reacción entre un gas y un líquido albergado en su interior para ocasionar la precipitación de una fase sólida.
Es objeto de la invención que el reactor incorpore un agitador en su interior que facilite un íntimo contacto del gas con el líquido de modo que el gas se encuentre retenido el mayor tiempo posible en el seno de la disolución para conseguir la mayor precipitación posible de partículas sólidas y que disponga de medios que faciliten la evacuación de dichas partículas sólidas.
Antecedentes de la invención
Son conocidos reactores en los que se lleva a cabo la depuración de los gases mediante la proyección del gas en medio líquido, incorporando a tal efecto en el interior del reactor sistemas de decantación de sólidos.
Normalmente en los reactores conocidos la eliminación de las partículas sólidas y la limpieza de los distintos conductos en los que se acumulan precisa la detención del equipo, lo que supone una interrupción en la operación que redunda en una disminución del rendimiento del proceso.
La optimización en las condiciones de trabajo del reactor y la posibilidad de desarrollar un sistema que permita la precipitación de las partículas sólidas y su evacuación para facilitar la continuidad en el proceso de reacción entre gas y líquido sin necesidad de detener el equipo hacen factible la invención que a continuación se describe.
Descripción de la invención
Por medio del reactor de precipitación que constituye el objeto de esta invención se lleva a cabo una reacción gas-líquido para provocar la precipitación de una fase sólida, incorporando en su interior un agitador que obstaculiza el desplazamiento de las burbujas hacia la superficie para de esta forma mantener un mayor tiempo el gas en la disolución, mejorando el tiempo de contacto con el líquido.
El reactor de precipitación que se propone destaca fundamentalmente porque incorpora un sistema de limpieza que permite de forma simultánea y sin necesidad de detener el equipo la precipitación la salida de las partículas sólidas contenidas en el gas al tiempo que el gas es borboteado en el líquido reaccionante contenido en el reactor, así como facilita el escurrido de los sólidos para la utilización del líquido reaccionante libre de partículas sólidas en la zona de reacción con el gas.
El reactor dispone de una tapa que garantiza su cierre hermético a presión y cuenta con un orificio central por el que sobresale un agitador, así como incorpora uno o más orificios que permiten la toma de muestras para su posterior análisis o la inserción de equipos de medida (phmetro u otros). Así como, en su caso, también se puede incorporar una válvula de control de presión bien para una operación discontinua o una operación en continuo de la fase gas. De igual forma, el reactor, en la tapa o en el cuerpo, puede disponer de entradas y salidas para la operación en continuo de la fase líquida así como la extracción por el fondo del lodo precipita-
do.
El reactor incorpora en su interior un disco trampa que permite dirigir los sólidos hacia el fondo del reactor y a través de un movimiento de agitación confina bajo el mismo casi todo el sólido precipitado, evitando que los sólidos se incorporen en la agitación y obstruyan el difusor. Este disco trampa puede descender impulsado desde el exterior para escurrido de los sólidos, incorporando a tal efecto unas patas dotadas de muelles que facilitan su movimiento vertical.
El agitador se concibe de acuerdo con un diseño que permite conseguir un íntimo contacto del gas con el líquido de modo que el gas se encuentre retenido el mayor tiempo posible en el seno de la disolución.
El agitador cuenta con un tubo central con una entrada superior y un difusor de salida en su base consistente en unas rendijas de anchura muy pequeña a través de las que sale el gas borboteado en el líquido reaccionante contenido en el reactor.
Estas rendijas se pueden limpiar de posibles depósitos sólidos por medio de un émbolo con aspas que penetra en el interior del tubo por su boca inferior, contando con un muelle que facilita el desplazamiento del émbolo en su interior por el empuje variable que ejerce la presión del gas sobre éste, de tal forma que el émbolo en su desplazamiento arrastra las partículas sólidas despejando las rendijas.
De esta forma se consigue la limpieza y precipitación de los sólidos de forma simultánea mientras borbotea el gas en el líquido sin necesidad de detener el equipo.
Las ranuras cuentan con unos orificios que permiten evacuar los sólidos que puedan quedar atrapados en el interior del tubo, así como el émbolo limpiador puede disponer de un cono rematado superiormente que dirige los sólidos hacia estos orificios, evitando así su acumulación en el interior del tubo.
A continuación a un nivel superior al difusor, el agitador incorpora una zona de distribución del gas que está diseñada para la distribución y dispersión en forma más óptima de este gas y que consiste en un disco distribuidor dotado de paletas de agitación, que puede adaptarse en altura al nivel más adecuado para cada proceso teniendo en cuenta la cantidad de sólidos que se puedan acumular en esta zona.
Por medio de las paletas de agitación se evita que las burbujas se eleven a la superficie en forma vertical, así como se distribuye el gas hacia la periferia del reactor, provocando un choque de las burbujas con las paredes del reactor.
Una vez distribuido y dispersado el gas a través del difusor y el disco distribuidor, el gas entra en la zona de homogeneización del agitador.
Esta zona consiste en una serie de paletas homogeneizadoras soldadas al tubo central del agitador dotadas de varias perforaciones en su superficie, diseñadas para romper las burbujas grandes que serían las más rápidas en llegar a la superficie libre del líquido. Asimismo estas paletas están diseñadas para dirigir las burbujas hacia el fondo del reactor y desplazarlas hacia sus paredes según su sentido de giro y el pliegue superior de cada paleta.
En esta zona de homogeneización del gas las burbujas están en constante agitación, manteniéndose el mayor tiempo posible en esta zona, con lo que se maximiza la transferencia de materia entre la fase gas y la fase líquida.
Este desplazamiento de las burbujas contra las paredes del reactor dificulta su desplazamiento vertical e inmediatamente por encima de estas paletas se encuentra una zona de retención.
En esta zona se encuentra un disco de retención cuyo diámetro se ajusta al diámetro interior del reactor que evita que las burbujas pasen pegadas a las paredes del reactor, por la acción de unos álabes situados en el extremo de dicho disco. Estos álabes hacen que las burbujas vuelvan y se mantengan en esta zona de retención.
El diseño del disco de retención contempla que las burbujas continúen verticalmente hacia la superficie por su parte central donde existen unos orificios pequeños. Este diseño permite que el gas permanezca el mayor tiempo posible en contacto con la disolución líquida.
El disco de retención es móvil para poder disponer su emplazamiento en el nivel más adecuado
posible.
A continuación a un nivel superior por encima del disco de retención se encuentra un disco de recirculación dotado de paletas inclinadas en su parte inferior, que se encargan de hacer que las burbujas vuelvan a incorporarse a la zona de retención. Este disco de recirculación es asimismo móvil, para fijarlo en el nivel más adecuado del agitador.
La dirección de giro y la inclinación de las paletas del disco de recirculación hacen retornar la mayor cantidad de burbujas posible manteniéndolas el mayor tiempo posible en esta zona de recirculación.
Cuanto mayor es el tiempo que permanecen las burbujas de gas en contacto con la disolución, la reacción gas-líquido de que se trate podrá continuar progresando.
Descripción de los dibujos
Para complementar la descripción que se está realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características de la invención, de acuerdo con un ejemplo preferente de realización práctica de la misma, se acompaña como parte integrante de dicha descripción, un juego de dibujos en donde con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente:
Figura 1.- Muestra una vista esquemática del reactor en la que se observan sus elementos constitutivos.
Figura 2.- Muestra una vista frontal del agitador.
Figura 3.- Muestra una vista frontal del tubo central del agitador.
Figura 4.- Muestra una vista en alzado del disco de distribución montado en el tubo central.
Figura 5.- Muestra una vista en planta del disco de distribución.
Figura 6.- Muestra una vista del difusor del tubo central del agitador con un detalle en sección del sector ranurado, así como se observa el émbolo limpiador en disposición enfrentada a la boca de salida del tubo central.
Figura 7.- Muestra una vista similar a la representada en la figura anterior en la que el émbolo se encuentra introducido en el tubo para limpieza del mismo y salida de los sólidos que se acumulan en las rendijas.
Figura 8.- Muestra una vista en alzado de las paletas homogeneizadoras.
Figura 9.- Muestra una vista en alzado del disco de retención de burbujas montado en el tubo central.
Figura 10.- Muestra una vista en planta del disco de retención de burbujas.
Figura 11.- Muestra una vista en alzado del disco de recirculación de burbujas montado en el tubo central.
Figura 12.- Muestra una vista en planta del disco de recirculación de burbujas.
Figura 13.- Muestra una vista en alzado seccionado de la tapa del reactor.
Figura 14.- Muestra una vista en perspectiva del disco trampa que se sitúa en la base del reactor.
Realización preferente de la invención
A la vista de las figuras se describe seguidamente un modo de realización preferente del reactor de precipitación gas-líquido-sólido.
Tomando como referencia la figura 1 se observa que el reactor consta de un depósito (1) contenedor de líquido reaccionante que está rematado superiormente por una tapa (2) que es atravesada por un agitador (3) asimismo representado en la figura 2, que cuenta con un tubo central (4), por cuya entrada superior penetra un gas que atraviesa dicho tubo central (4) y desemboca inferiormente en el interior del depósito (1) a través de un difusor de salida (5), tal y como se observa en la figura 3, borboteando en el líquido reaccionante.
El agitador (3) incorpora, montado superiormente al difusor de salida (5) y sobre el tubo central (4), un disco distribuidor (6), representado en las figuras 4 y 5, dotado de paletas de agitación (7) que en su movimiento giratorio evitan que las burbujas se eleven a la superficie en forma vertical distribuyendo las burbujas hacia las paredes del depósito (1) contra las que chocan.
A continuación en las figuras 1 y 2 se observa que en dirección ascendente se encuentran soldadas al tubo central (4) del agitador (3) unas paletas homogeneizadoras (8), representadas en detalle en la figura 8, dotadas de perforaciones (9) en su superficie que rompen las burbujas grandes dirigiéndolas hacia el fondo del depósito y hacia sus paredes.
Superiormente a estas paletas homogeneizadoras (8) se encuentra un disco de retención (10), tal y como se observa en las figuras 9 y 10, cuyo diámetro es ligeramente inferior al diámetro interior del depósito (1) y que está dotado de unos álabes (11), rectos o curvados, situados inferiormente. En el extremo del disco de retención (10), dichos álabes evitan que las burbujas pasen pegadas a las paredes del depósito (1) manteniéndolas debajo de dicho disco de retención (10), estando asimismo dotado de unos pequeños orificios (12) en su zona central a través de los cuales las burbujas se dirigen en dirección vertical.
A continuación a un nivel superior por encima del disco de retención (10) se encuentra un disco de recirculación (13) dotado de paletas inclinadas (14) en su parte inferior, según se representa en las figuras 11 y 12, que se encargan de hacer que las burbujas vuelvan a incorporarse a la zona de retención.
El difusor de salida (5) antes mencionado, según se observa en detalle en las figuras 6 y 7, consiste en unas rendijas (15) de anchura muy pequeña a través de las que sale el gas borboteado en el líquido reaccionante, en las que asimismo se encuentran definidos unos orificios (16) que permiten evacuar los sólidos atrapados en el interior del tubo central (4) con la colaboración de medios de limpieza (17, 18, 19, 20).
Dichos medios de limpieza (17, 18, 19, 20) consisten básicamente en un émbolo con aspas (17) dotado de movimiento vertical en la boca inferior del tubo central (4) que se desplaza en su interior impulsado por la presión variable del gas arrastrando las partículas sólidas a través de los orificios (16) despejando así las rendijas (15). Complementariamente los medios de limpieza (17, 18, 19, 20) comprenden un eje (18) sobre el que desplaza el émbolo con aspas (17) contra la acción elástica de un resorte (19) asimismo montado en torno al eje (18). El émbolo con aspas (17) se puede encontrar rematado por una superficie cónica (20) que facilita el arrastre de las partículas sólidas en su movimiento vertical, todo ello tal y como se aprecia en las figuras 6 y 7.
En la figura 13 se observa la tapa (2) del reactor en la que se encuentra un orificio central (21) por el que sobresale el agitador (3), y los conductos de acceso y/o de salida (22) y (23) que permiten la toma de muestras, y/o la inserción de instrumentación y/o el control de la presión, tanto para operación continua como discontinua.
En la figura 14 se observa el disco trampa (24), representado asimismo en la figura 1 en el interior y sobre la base del depósito (1), que está dotado de unas acanaladuras descendentes (25) en su cara superior que dirige los sólidos hacia el fondo del depósito (1) por acción de un movimiento de agitación, encontrándose montado el disco trampa (24) sobre unos muelles (26) que rodean unas patas (27) para permitir el movimiento de agitación de dicho disco trampa (24).

Claims (7)

1. Reactor de precipitación gas-líquido-sólido que consta de un depósito (1) contenedor de líquido reaccionante rematado superiormente por una tapa (2) que es atravesada por un agitador (3) que cuenta con un tubo central (4), por cuya entrada superior penetra un gas que atraviesa el tubo central (4) y desemboca inferiormente en el interior del depósito (1) a través de un difusor de salida (5) borboteando en el líquido reaccionante, caracterizado porque el difusor de salida (5) consiste en unas rendijas (15) de anchura muy pequeña a través de las que sale el gas en las que asimismo se encuentran definidos unos orificios (16) que permiten evacuar los sólidos atrapados en el interior del tubo central (4) con la colaboración de medios de limpieza (17, 18, 19, 20) consistentes en:
- un émbolo con aspas (17) dotado de movimiento vertical en la boca inferior del tubo central (4), que desplaza en su interior impulsado por la presión variable del gas arrastrando las partículas sólidas a través de los orificios (16) despejando así las rendijas (15),
- un eje (18) sobre el que desplaza el émbolo con aspas (17),
- un resorte (19) montado en torno al eje (18) sobre el que apoya el émbolo con aspas (17) que desplaza por la acción elástica de dicho resorte (19).
2. Reactor de precipitación gas-líquido-sólido según reivindicación 1 caracterizado porque los medios de limpieza (17, 18, 19, 20) comprenden adicionalmente una superficie cónica (20) superior y solidaria al émbolo con aspas (17) que facilita el arrastre de las partículas sólidas en su movimiento vertical.
3. Reactor de precipitación gas-líquido-sólido según reivindicaciones anteriores caracterizado porque incorpora un disco trampa (24) en el interior y sobre la base del depósito (1) que está dotado de unas acanaladuras descendentes (25) en su cara superior que dirige los sólidos hacia el fondo del depósito (1) por acción de un movimiento de agitación, encontrándose montado el disco trampa (24) sobre unos muelles (26) que rodean unas patas (27) para permitir el movimiento de agitación de dicho disco trampa (24).
4. Reactor de precipitación gas-líquido-sólido según reivindicaciones anteriores caracterizado porque el agitador comprende un disco distribuidor (6) que está montado superiormente al difusor de salida (5) y sobre el tubo central (4) y está dotado de paletas de agitación (7) que en su movimiento giratorio evitan que las burbujas se eleven a la superficie en forma vertical distribuyendo las burbujas hacia las paredes del depósito (1) contra las que chocan.
5. Reactor de precipitación gas-líquido-sólido según reivindicaciones anteriores caracterizado porque el agitador comprende unas paletas homogeneizadoras (8) soldadas al tubo central (4) del agitador (3) a un nivel superior al disco distribuidor (6) que están dotadas de perforaciones (9) en su superficie que rompen las burbujas grandes dirigiéndolas hacia el fondo del depósito y hacia sus paredes.
6. Reactor de precipitación gas-líquido-sólido según reivindicaciones anteriores caracterizado porque el agitador comprende un disco de retención (10) situado a un nivel superior a las paletas homogeneizadoras (8) cuyo diámetro es ligeramente inferior al diámetro interior del depósito (1), dotado de unos álabes (11) situados inferiormente y en el extremo del disco de retención (10) que evita que las burbujas pasen pegadas a las paredes del depósito (1) manteniéndolas debajo de dicho disco de retención (10), así como está dotado de unos pequeños orificios centrales (12) en su zona central a través de los cuales las burbujas se dirigen en dirección vertical.
7. Reactor de precipitación gas-líquido-sólido según reivindicaciones anteriores caracterizado porque comprende un disco de recirculación (13) situado a un nivel superior al disco de retención (10) que está dotado de paletas inclinadas (14) en su parte inferior que se encargan de hacer que las burbujas vuelvan a incorporarse a la zona de retención.
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