ES2311170T3 - Elemento de envasado ceramico con pasos de flujo de fluidos agrandados. - Google Patents
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Abstract
Un elemento de envasado cerámico (1) caracterizado por: una estructura poligonal (2) que comprende un plano de simetría en una dirección que define la longitud (L) del elemento y una dimensión mayor (D) perpendicular a la longitud que define el diámetro del elemento, siendo la proporción del diámetro a la longitud de 2,7 a 4,5, estando provisto el elemento de una pluralidad de tabiques internos (3) que definen una pluralidad de primeros pasos idénticos (4) a través del elemento cada uno de los cuales tiene una primera área de sección transversal y una pluralidad de segundos pasos (5) de un área de sección transversal mayor que la uno de los primeros pasos, teniendo al menos uno de los segundos pasos un área de sección transversal que es al menos cuatro veces la de uno de los primeros pasos.
Description
Elemento de envasado cerámico con pasos de flujo
de fluidos agrandados.
La invención se refiere elementos de envasado
del tipo que se llaman a menudo envases "aleatorios" o
"vaciados". En particular, se refiere a un elemento de
envasado que tiene una pluralidad de pasos continuos para promover
el flujo de aire, y se describirán con particular referencia a los
mismos.
Se usan envases aleatorios o vaciados para
llenar unidades de torre en que suceden procesos de transferencia
de masas o calor. Una aplicación particularmente importante es el
uso de dichos elementos cerámicos en operaciones de recuperación de
calor donde es necesario proporcionar un contacto eficaz máximo con
fluidos calientes que pasan a través del reactor. Otro factor clave
para maximizar la eficacia es el mantenimiento de una diferencia de
presión los más baja posible entre la parte superior e inferior de
la torre. Para asegurar esto los elementos de envasado deben
presentar la mínima resistencia al flujo. Esto se promueve por
estructuras muy abiertas pero una estructura abierta sola es de uso
limitado si los elementos en la torre están juntos de modo que
partes de un elemento de envasado penetran dentro del espacio de un
segundo elemento. Por lo tanto es importante que el diseño de los
elementos minimice la tendencia de los elementos a ponerse
juntos.
Pueden producirse elementos de envasado
cerámicos por un proceso de extrusión o prensado en seco y por tanto
tienen una sección transversal esencialmente uniforme a lo largo de
la dirección axial que proporciona un eje de simetría al elemento.
Se han descrito varias de dichas formas en la técnica que varían de
las muy simples a las complejas. Todas se basan en una forma
esencialmente cilíndrica y difieren básicamente en la estructura
interna dentro de la forma cilíndrica. La estructura más simple es
un cilindro básico sin estructura interna en absoluto. Este tipo de
estructura a menudo se llama ranillo de Raschig y se conoce desde
hace muchos años. En el otro extremo de la escala de complejidad
están las estructuras descritas en la Patente Designada de Estados
unidos 445.029 y el documento USP 6.007.915. Entre los extremos hay
formas de rueda de vagón simples tales como las que se describen en
el documento USPP 3.907.710 y 4.510.263.
El documento USP 3.853.485 de Hogan describe a.
un miembro central para un convertidor de oxidación catalítica con
un patrón de pasos. El miembro tiene un diámetro que es
sustancialmente mayor que la longitud axial del miembro.
La presente invención proporciona un elemento de
envasado nuevo y mejorado y un método de uso que supera los
problemas mencionados anteriormente y otros.
De acuerdo con un aspecto de la presente
invención, se proporciona un elemento de envasado cerámico. El
elemento de envasado tiene una estructura poligonal con un plano de
simetría en una dirección que define la longitud del elemento y una
dimensión mayor perpendicular a la longitud que define el diámetro
del elemento. La proporción del diámetro a la longitud es de 2,7 a
4,5. El elemento está provisto de una pluralidad de tabiques
internos que definen una pluralidad de primeros pasos idénticos a
través del elemento cada uno de los cuales tiene una primera área
de sección transversal y una pluralidad de segundos pasos de un área
de sección transversal mayor que la de uno de los primeros pasos,
teniendo al menos uno de los segundos pasos un área de sección
transversal que es al menos cuatro veces la de una de uno de los
primeros pasos.
La ventaja de la presente invención será
fácilmente evidente para los especialistas en la técnica, después
de leer la siguiente descripción y una revisión de los dibujos
adjuntos.
La Figura 1 es una vista en perspectiva de un
elemento de envasado comparativo desde un punto por debajo y a un
lado, mirando directamente a una de las esquinas;
La Figura 2 muestra una vista desde arriba de el
mismo elemento como se muestra en la Figura 1;
La Figura 3 es una vista desde arriba de un
elemento comparativo con un canal mayor localizado axialmente;
La Figura 4 es una vista en perspectiva de un
elemento con tres canales con forma hexagonal más grandes de acuerdo
con la presente invención;
La Figura 5 es una vista en planta desde debajo
de un elemento con tres canales con forma diamante más grandes de
acuerdo con la presente invención;
La Figura 6 es un gráfico del porcentaje de
recuperación térmica frente al caudal de gas; y
La Figura 7 es un diagrama generado por
ordenador de las penalizaciones de caída de presión predichas en
pulgadas de agua para un monolito celular convencional de 40x40, un
elemento de acuerdo con la Figura 4, y un elemento de acuerdo con
la Figura 3, en comparación con un elemento de envasado teóricamente
perfecto.
La invención se describe ahora más
particularmente con referencia a las realizaciones ilustradas en los
Dibujos. Las Figuras 1-3 muestran estructuras
comparativas para la comparación con las estructuras de las Figuras
4 y 5.
Se define un elemento de envasado cerámico que
tiene una estructura de contención que es esencialmente de forma
cilíndrica y se entiende que esto incluye cilindros perfectos y
formas en que se ha aplanado algo una forma cilíndrica redonda para
crear una sección transversal oval así como formas poligonales
regulares e irregulares con al menos cinco lados. El espacio dentro
de la estructura de contención puede tener una pluralidad de
tabiques o ninguno pero como una aplicación principal pertenece al
campo de la transferencia de calor en que el área superficial llega
a ser muy significativa, se prefiere que se proporcionen estructuras
internas significativas. En el contexto de esta invención el
término "tabique" (plural "tabiques") se usa para
describir un miembro estructural que conecta una parte interior de
la estructura de contención cilíndrica con otro y/o con otros
tabiques. Por lo tanto, incluye estructuras con longitudes de hasta
e incluyendo un diámetro o dimensión máxima del elemento.
Los elementos cerámicos de la invención pueden
formarse a partir de cualquier material cerámico adecuado tal como
arcillas naturales o sintéticas, zeolitas, cordieritas, alúminas,
zirconia, sílice o mezclas de estos. La formulación puede mezclarse
con agentes de unión, auxiliares de extrusión, formadores de poros,
lubricantes y similares para ayudar al proceso de extrusión y/o
para generar la porosidad deseada o área superficial para la
aplicación pretendida.
Cuando se produce elementos de envasado
cerámicos por un proceso de extrusión o prensado en seco, pueden
tener una sección transversal esencialmente uniforme a lo largo de
una dirección axial que proporciona un eje de simetría radial para
el elemento.
Los elementos pueden usarse en aplicaciones de
transferencia de calor y masas o como bases sobre las que se
depositan componentes catalíticos. Los elementos son particularmente
adecuados para aplicaciones de transferencia de calor que implican
la recuperación de calor de corrientes de gases calientes. Un
ejemplo de dicha aplicación se encuentra en regeneradores térmicos
unidos a plantas cuya función es eliminar por quemado cualquier
material combustible de la corriente de gas de desecho. En dichos
regeneradores es importante para la operación eficaz que los
valores de calor de la corriente de gas de escape se usen para
calentar el gas residual entrante a tratar para minimizar el coste
de combustible requerido para eliminar por quemado el material
combustible. La presente invención muestra un modo para optimizar
el diseño del elemento para conseguir este fin.
Las aplicaciones de transferencia de masas
incluyen la transferencia de masa en forma de uno o más componentes
entre un primer y segundo fluidos, que pueden ser líquidos o un
líquido y un gas. Los elementos cerámicos funcionan como un
proveedor de superficie humedecida para la fase líquida, facilitando
la transferencia de componentes entre los fluidos. Las aplicaciones
de transferencia de masas ejemplares incluyen la retirada de
componentes gaseosos, tales como dióxido de azufre, de una corriente
de gas fluida. Una aplicación de transferencia de masas importante
de los elementos cerámicos es en absorbentes de plantas de ácido
sulfúrico.
Los elementos pueden usarse, sin embargo, con
ventaja en cualquier aplicación en que el área superficial es un
factor importante para determinar la eficacia con que los elementos
realizan su tarea asignada.
En algunos casos en que el elemento tiene
tabiques internos que subdividen el espacio dentro del elemento en
una pluralidad de canales es ventajoso proporcionar al elemento una
abertura localizada axialmente. Esta puede ser de cualquier forma
deseada pero para evitar la excesiva alteración de la estructura de
los tabiques, puede ser el resultado de retirar tabiques que
separan algunos de los canales para formar un canal combinado más
grande.
Una estructura ejemplar conocida a partir del
documento WO 03/074168 comprende una estructura de contención que
es hexagonal con cada par de esquinas opuestas conectadas por un
tabique y los tabiques paralelos en cada lado conectan los
laterales que se juntan en esas esquinas opuestas. El efecto global
es proporcionar una pluralidad de pasos triangulares o canales a
través del elemento, cada uno de esencialmente las mismas
dimensiones. Los elementos de este diseño se ilustran en las
Figuras 1-2.
Otro elemento ejemplar conocido a partir del
documento WO 03/074168 tiene un único paso más grande, que puede
estar localizado centralmente, como se ilustra en la Figura 3. Este
elemento se basa en el diseño de la Figura 2, con seis de los pasos
triangulares alrededor del centro combinados para formar un paso
localizado centralmente más grande.
En las realizaciones de la invención, se
proporcionan dos o más de los pasos más grandes, al menos alguno de
los cuales puede ser equidistante del eje central y entre sí, como
se muestra en las Figuras 4 y 5.
Con particular referencia a la Figura 1, un
elemento de envasado 1 incluye una estructura de contención
hexagonal 2. Una pluralidad de tabiques 3 divides el espacio
interior en una pluralidad de primeros pasos 4 a través del
elemento. El elemento de envasado de la Figura 1 tiene
principalmente primeros pasos con forma de diamante 4, con una fila
de primeros pasos triangular a lo largo de dos lados opuestos del
elemento. El elemento 1 tiene un plano de simetría S, paralelo a la
longitud L del elemento, que pasa a través de un eje central de
rotación R. Por eje central de rotación, se entiende que el elemento
puede rotarse alrededor de su eje central a través de un ángulo de
360/(cantidad de planos de simetría) para una conformación idéntica.
Para la Figura 1, el ángulo es por tanto 180º.
La Figura 2, muestra un elemento de envasado 1
similar, en que los primeros pasos 4 son todos de tamaño idéntico y
generalmente de forma triangular. El elemento 1 de la Figura 2 tiene
tres planos de simetría S_{1}, S_{2}, S_{3}, paralelos a la
longitud L, que pasan a través de un eje central R.
El elemento de envasado de la Figura 2 tiene
noventa primeros pasos, aunque pueden obtenerse beneficios en la
recuperación térmica aumentando la cantidad de primeros pasos
(empleando una cantidad mayor de tabiques internos) particularmente
cuando también se proporciona al menos un paso más grande 5, como se
ilustra en las Figuras 3-5.
Los elementos de envasado de las Figuras
3-5 son similares a los de la Figura 2 excepto en
que también tienen al menos un paso más grande 5 adicional a los
primeros pasos 4. Cuando se usa un paso más largo 5, este puede
colocarse en el eje, como se ilustra en la Figura 3. El elemento 1
de la Figura 3 tiene tres planos de simetría S_{1}, S_{2},
S_{3}, paralelos a la longitud L, que pasan a través del eje
central R. El área del paso más grande 5 corresponde al creado
retirando aquellas parte de los tabiques internos que por lo demás
definen el anillo de pasos más pequeños muy estrechamente
adyacentes al eje central. Por tanto se proporciona un área de
aproximadamente seis veces la de pasos más pequeños en el elemento
de la Figura 3, aunque se apreciará que pueden crearse pasos más
grandes 5 combinando una cantidad mayor o menos de los pasos más
pequeños 4. En una realización, el área del paso más grande es al
menos cuatro, y preferiblemente al menos seis, veces la de la
mayoría de los primeros pasos 4. Por ejemplo, podría formarse un
elemento de envasado similar al de la Figura 1 en que se combinan
cuatro de los pasos de diamante para proporcionar un paso con forma
de diamante más grande 5. Cuando se usan dos o más pasos más
grandes, éstos pueden estar espaciados del eje central R como se
muestra en las Figuras 4 y 5. Por ejemplo, como se muestra en las
Figuras 4 y 5, donde se emplean tres pasos más grandes, cada paso
más grande está centrado a lo largo del plano de simetría respectivo
S_{1}, S_{2}, S_{3}, que une esquinas opuestas, paralelos a
la longitud L, y que pasan a través del eje
central R.
central R.
Los pasos más grandes 5 puede localizarse algo
más cercanos al eje central R que a la esquina adyacente respectiva,
como se ilustra, para proporcionar un patrón de flujo de fluidos
mejorado. En la Figura 4, los pasos más grandes 5 son hexagonal,
ocupando al menos aproximadamente seis veces el área ocupada por uno
de los pasos triangulares más pequeños 4 que remplazan (es decir,
ligeramente más grandes que seis veces a causa del espacio ocupado
por los tabiques omitidos). En la Figura 5, los pasos con forma de
diamante ocupan al menos ocho veces el área ocupada por uno de los
triángulos más pequeños 4 que remplazan.
El elemento 1 de las Figuras 1-5
puede tener una longitud L, a lo largo del eje de simetría R, y una
dimensión mayor D, perpendicular al eje de simetría. En los dibujos
la proporción D:L es aproximadamente 4. Cuando se extruye la
estructura, el eje de simetría R puede estar en la dirección de
extrusión de la estructura. Se ha descubierto que las dimensiones
de las formas de los elementos de envasado ayudan a conseguir el
rendimiento óptimo y los beneficios de seleccionar las dimensiones
en estos intervalos no se ha apreciado en la técnica anterior.
El elemento de envasado cerámico puede tener una
proporción de la cantidad de los pasos más grandes 5 a la cantidad
de los pasos más pequeños 4 de aproximadamente 1:10 a
aproximadamente 1:60. En una realización, la proporción de la
cantidad de los segundos pasos a la de la cantidad de los primeros
pasos es de aproximadamente 1:30 a aproximadamente 1:50. Una
proporción del área de sección transversal total (medida en un plano
perpendicular a la longitud L de la estructura) de los segundos
pasos al área de sección transversal total de los primeros pasos
puede ser de aproximadamente 1:10 a aproximadamente 1:4. En una
realización, la proporción del área total de los segundos pasos al
área total de los primeros pasos es de aproximadamente 3:20 a
aproximadamente 4:20.
Para demostrar el significado de la proporción
dimensional (D:L), se prepararon elementos cerámicos con tres
diferentes proporciones dimensionales. Estos elementos después se
pusieron en un tubo a través del cual se pasó una corriente de gas
a 1500ºF, (815,6ºC), a diferentes caudales. El porcentaje de energía
térmica en la corriente recuperada a través del contacto con el
medio se midió y se represento frente a la proporción dimensional.
El porcentaje de recuperación de energía térmica se determinó
después como una función de la velocidad del gas para cada uno de
los tres elementos. Los resultados se muestran en la Figura 6. Para
una recuperación de energía térmica eficaz, puede seleccionarse una
proporción dimensional de 2,5 y 15. En particular, puede
seleccionarse una proporción dimensional de aproximadamente 2,7 y
4,5, y más particularmente, entre aproximadamente 3,0 y 4,4.
Este resultado es completamente inesperado ya
que ningún contenido de la técnica anterior apunta en esta
dirección. También se sumamente ventajoso claramente que se
recupera tanta energía térmica como es posible por cada paso a
través de los elementos.
También se halla una ventaja de la proporción
D:L en aplicaciones de transferencia de masas.
Se encuentran mejoras en la recuperación térmica
y de masas proporcionando una pluralidad de pasos más grandes 5
además de los pasos más pequeños. Aunque no se entiende
completamente, se propone que los pasos más grandes 5 son los más
eficaces para dirigir el fluido calentado a través del elemento de
envasado, para poner en contacto los elementos de envasado de forma
más profunda en el lecho, mientras que los pasos más pequeños 4
contribuyen a la transferencia más eficaz de calor/masa, poniendo
el flujo de gas calentado en contacto con los tabiques 3.
Obteniendo una combinación de pasos más grandes y más pequeños,
pueden conseguirse estas dos funciones en un único elemento de
envasado 1.
Se apreciará que cuanto mayor sea la cantidad de
pasos más grandes 5 que se emplean y/o más grande sea el volumen
vacío ocupado por los pasos más grandes, mayor será el volumen vacío
del elemento de envasado como conjunto. Aunque esto conduce a un
flujo potenciado a través del elemento de envasado y una menor caída
de presión a través de un lecho de dichos elementos, generalmente
hay una compensación entre la minimización de la caída de presión y
la consecución de una elevada eficacia térmica (el porcentaje de
calor recuperado). Se ha descubierto que el elemento de envasado de
la Figura 4, que es aproximadamente un 28% más grande en diámetro
(medido entre esquinas opuestas) que el de la Figura 3 (conseguido,
por ejemplo, añadiendo una fila adicional de triángulos a lo largo
de cada lateral del elemento de envasado), pero que tiene tres pasos
más grandes en lugar de uno, muestra un funcionamiento mejorado en
comparación tanto con el paso central único de la Figura 3 como el
elemento de la Figura 2.
Estas mejoras se muestran gráficamente en la
Figura 7, que muestra la caída de presión en pulgadas de agua para
tres lechos en comparación con un lecho teóricamente óptimo de
elementos de envasado. Se ilustran tres ejemplos, siendo el Ejemplo
A un monolito celular convencional de 40x40, estando formado el
Ejemplo B por elementos de envasado de la Figura 4 y estando
formado el Ejemplo C por elementos de envasado de la Figura 3. Los
elementos de envasado del Ejemplo B son de proporción D/L comparable
con los del Ejemplo C, pero son aproximadamente un 28% más grandes
de diámetro (medido entre esquinas opuestas). Las bajadas de presión
se calculan teóricamente estimando el grosor de un lecho que se
necesitaría para conseguir una eficacia térmica del 94% y
determinando la caída de presión relativa de dicho lecho en
comparación con el lecho teóricamente óptimo de elementos de
envasado. Un monolito celular de 40x40 es un elemento cerámico
grande, que tiene que instalarse bloque a bloque con la orientación
apropiada en el interior de cartuchos para conseguir buenos
resultados de recuperación térmica (en oposición a los elementos de
envasado "vaciados" de las Figuras 3 y 4) y tiene problemas
tales como agrietado y/o astillado, como resultado del
funcionamiento inapropiado del lecho. Por tato, aunque el monolito
muestra la menor caída de presión de los tres ilustrados (es decir,
es un buen material de recuperación térmica), sus desventajas hacen
que sea menos adecuado para la mayoría de las aplicaciones de
recuperación térmica.
Las penalizaciones de caída de presión de los
lechos de los elementos de envasado B y C también pueden compararse
con las de un elemento de envasado con forma de carro convencional
de 2,5 cm de longitud y un elemento de envasado con forma de
"copo de nieve" del tipo descrito en la Patente Designada de
Estados unidos 445.029. Estos dos últimos elementos tienen mayores
penalizaciones de caída de presión calculadas que los lechos de los
elementos de envasado B y C. Por ejemplo, para una eficacia térmica
del 95%, el elemento de envasado con forma de carro tiene una
penalización de caída de presión de 30,7 cm de agua, el de forma de
copo de nieve, una penalización de caída de presión de 19,8 cm de
agua, y el elemento del Ejemplo C, una penalización de caída de
presión de 16,7 cm de agua.
También se apreciará que el lecho
"teóricamente óptimo" es óptimo solamente hasta que su caída de
presión se ve afectada, ya que otras propiedades, tales como la
resistencia estructural de los elementos de envasado, también son
importantes para determinar la utilidad de los medios. La caída de
presión de los elementos de envasado de las Figuras 3 y 4 es mucho
menor que en un lecho convencional de elementos de envasado
vaciados, teniendo al mismo tiempo una vida útil más larga debido a
la resistencia estructural de los elementos.
Claims (25)
1. Un elemento de envasado cerámico (1)
caracterizado por:
una estructura poligonal (2) que comprende un
plano de simetría en una dirección que define la longitud (L) del
elemento y una dimensión mayor (D) perpendicular a la longitud que
define el diámetro del elemento, siendo la proporción del diámetro
a la longitud de 2,7 a 4,5, estando provisto el elemento de una
pluralidad de tabiques internos (3) que definen una pluralidad de
primeros pasos idénticos (4) a través del elemento cada uno de los
cuales tiene una primera área de sección transversal y una
pluralidad de segundos pasos (5) de un área de sección transversal
mayor que la uno de los primeros pasos, teniendo al menos uno de los
segundos pasos un área de sección transversal que es al menos
cuatro veces la de uno de los primeros pasos.
2. Un elemento de envasado cerámico de acuerdo
con la reivindicación 1, adicionalmente caracterizado
por:
que la proporción del diámetro a la longitud es
de 3,0 a 4,4.
\vskip1.000000\baselineskip
3. Un elemento de envasado cerámico de acuerdo
con la reivindicación 2, adicionalmente caracterizado
por:
que la proporción del diámetro a la longitud es
de 3,5 a 4,0.
\vskip1.000000\baselineskip
4. Un elemento de envasado cerámico de acuerdo
con la reivindicación 3, adicionalmente caracterizado
por:
que el elemento comprende al menos veinte de los
primeros pasos (4).
\vskip1.000000\baselineskip
5. Un elemento de envasado cerámico de acuerdo
con la reivindicación 4, adicionalmente caracterizado
por:
que el elemento comprende al menos cincuenta de
los primeros pasos.
\vskip1.000000\baselineskip
6. Un elemento de envasado cerámico de acuerdo
con una cualquiera de las reivindicaciones 1 - 5, adicionalmente
caracterizado por:
que la proporción de la cantidad de segundos
pasos a la cantidad de primeros pasos es de aproximadamente 1:10 a
aproximadamente 1:1.600.
7. Un elemento de envasado cerámico de acuerdo
con la reivindicación 6, adicionalmente caracterizado
por:
que la proporción de la cantidad de segundos
pasos a la cantidad de primeros pasos es de aproximadamente 1:20 a
aproximadamente 1:60.
8. Un elemento de envasado cerámico de acuerdo
con la reivindicación 7, adicionalmente caracterizado
por:
que la proporción de la cantidad de segundos
pasos a la cantidad de primeros pasos es de aproximadamente 1:30 a
aproximadamente 1:50.
9. Un elemento de envasado cerámico de acuerdo
con una cualquiera de las reivindicaciones 1 - 8, adicionalmente
caracterizado por:
que la proporción de área de sección transversal
total de los segundos pasos al área de sección transversal total de
los primeros pasos es de aproximadamente 1:10 a aproximadamente
1:4.
10. Un elemento de envasado cerámico de acuerdo
con una cualquiera de las reivindicaciones 1 - 9, adicionalmente
caracterizado por:
una pluralidad de tabiques que cruzan cada uno
al menos otros dos tabiques en localizaciones separadas a lo largo
de la longitud de cada uno de la pluralidad de tabiques.
11. Un elemento de envasado cerámico de acuerdo
con una cualquiera de las reivindicaciones 1-10,
adicionalmente caracterizado por:
que la estructura poligonal tiene al menos cinco
laterales.
\newpage
12. Un elemento de envasado cerámico de acuerdo
con la reivindicación 11, adicionalmente caracterizado
por:
que la estructura poligonal tiene seis
laterales.
13. Un elemento de envasado cerámico de acuerdo
con una cualquiera de las reivindicaciones 1-12,
adicionalmente caracterizado por:
que los primeros pasos tienen cada uno una
sección transversal triangular.
\vskip1.000000\baselineskip
14. Un elemento de envasado cerámico de acuerdo
con una cualquiera de las reivindicaciones 1 -13, adicionalmente
caracterizado por:
que los segundos pasos tienen cada uno un área
de sección transversal equivalente a la que se formaría combinando
una pluralidad de primeros pasos adyacentes.
15. Un elemento de envasado cerámico de acuerdo
con la reivindicación 14, adicionalmente caracterizado
por:
que los segundos pasos tienen cada un área
equivalente a la que se formaría combinando al menos seis primeros
pasos adyacentes.
16. Un elemento de envasado cerámico de acuerdo
con una cualquiera de las reivindicaciones 1-15,
adicionalmente caracterizado por:
que hay al menos tres segundos pasos.
\vskip1.000000\baselineskip
17. Un elemento de envasado cerámico de acuerdo
con la reivindicación 16, adicionalmente caracterizado
por:
que los tres segundos pasos son equidistante
entre sí.
\vskip1.000000\baselineskip
18. Un elemento de envasado cerámico de acuerdo
con una cualquiera de las reivindicaciones 16 y 17, adicionalmente
caracterizado por:
que los tres segundos pasos son equidistante de
un eje central del elemento.
19. Un elemento de envasado cerámico de acuerdo
con una cualquiera de las reivindicaciones 1-18,
adicionalmente caracterizado por:
que la cerámica está hecha de un material
seleccionado entre el grupo compuesto por arcillas naturales,
arcillas sintéticas, alúminas, zeolitas, cordierita, zirconia,
sílice, y mezclas de los mismos
20. Un elemento de envasado cerámico de acuerdo
con una cualquiera de las reivindicaciones 1-19,
adicionalmente caracterizado por:
que todos los tabiques en el elemento de
envasado comprende un primer y segundo extremos, estando conectados
los tabiques con la estructura poligonal adyacente al menos en el
primes extremo.
21. Un elemento de envasado cerámico de acuerdo
con una cualquiera de las reivindicaciones 1 - 20, adicionalmente
caracterizado por:
que la sección transversal de al menos un
segundo paso corresponde con la que se formaría por la retirada de
partes de los tabiques internos que separan seis primeros pasos
adyacentes.
22. Un método para realizar al menos uno de
transferencia de calor a o desde una corriente de fluido y
transferencia de masas entre fases fluidas, estando el método
caracterizado por:
el flujo de la corriente de fluido a través de
un lecho de elementos de envasado cerámicos de la reivindicación 1,
realizando los elementos de envasado al menos uno de transferencia
de calor y aporte de una superficie en la que tiene lugar la
transferencia de masas entre las fases fluidas.
23. El método de la reivindicación 22,
adicionalmente caracterizado por:
la transferencia de calor a o desde una
corriente de fluido que comprende:
el flujo de la corriente de fluido a través del
lecho de elementos de envasado cerámicos, transfirieron los
elementos de envasado calor, teniendo el al menos un segundo paso
una sección transversal que corresponde con la que se formaría
combinando cuatro o más primeros pasos adyacentes, reduciendo de
este modo la caída de presión en comparación con a través de un
lecho de elementos de envasado que son equivalentes excepto en que
están ausentes los pasos más grandes.
24. El método de la reivindicación 22,
adicionalmente caracterizado por:
que los elementos de envasado transfiere en
calor entre la corriente de fluido y los elementos de envasado.
\vskip1.000000\baselineskip
25. Un método de transferencia de masas de
acuerdo con la reivindicación 22, adicionalmente
caracterizado por:
que la transferencia de masas incluye la
transferencia de dióxido de azufre entre fases fluidas.
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| JPS5993602U (ja) * | 1982-12-08 | 1984-06-25 | 日本碍子株式会社 | 流体接触用充填物 |
| US4510263A (en) * | 1983-10-17 | 1985-04-09 | W. R. Grace & Co. | Catalyst with high geometric surface area alumina extrudate and catalyst with high geometric surface area |
| US4481155A (en) * | 1983-10-19 | 1984-11-06 | Ceramic Cooling Tower Company | Multi-cell tiles with openings for use in a liquid cooling tower |
| US4631268A (en) * | 1985-03-18 | 1986-12-23 | Corning Glass Works | Preparation of monolithic catalyst support structures having an integrated high surface area phase |
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| US6007915A (en) * | 1998-09-22 | 1999-12-28 | Norton Chemical Process Products Corporation | Shaped packing element |
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