ES2621886T3 - Proceso para cargar material en partículas en un contenedor vertical estrecho - Google Patents

Proceso para cargar material en partículas en un contenedor vertical estrecho Download PDF

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ES2621886T3 ES13306506.0T ES13306506T ES2621886T3 ES 2621886 T3 ES2621886 T3 ES 2621886T3 ES 13306506 T ES13306506 T ES 13306506T ES 2621886 T3 ES2621886 T3 ES 2621886T3
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Adriaan Stander
Giuseppe GALASSINI
Olivier Girard
Nicolas AUBIN
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Abstract

Un proceso para cargar material (7) en partículas en al menos un contenedor (1, 1') vertical estrecho que tiene un diámetro interno de a lo sumo 300 mm y que tiene una abertura al exterior en su parte inferior, el cual comprende la inducción de un flujo ascendente de aire a través de dicho contenedor, y la carga de dicho material en partículas en el contenedor desde la parte superior del mismo de tal manera que dicho material en partículas cae hacia abajo a contracorriente con dicho flujo ascendente de aire, caracterizado por que ningún dispositivo físico o conducto de suministro de aire está presente dentro de la sección interior del contenedor (1, 1') que ha de ser llenado cuando se carga el material en partículas, y dicho aire ascendente es alimentado desde la abertura inferior del contenedor y es inducido mediante la succión de aire desde la parte superior del contenedor usando un sistema de vacío.

Description

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DESCRIPCION
Proceso para cargar material en partfculas en un contenedor vertical estrecho
La presente invencion se refiere a un proceso para cargar material en pardculas en uno o mas contenedores verticales estrechos.
El proceso de la presente invencion es particularmente adecuado para cargar pardculas de catalizador en los tubos de reactor orientados verticalmente, tales como los encontrados en las unidades de produccion de hidrogeno.
Varios procesos de refinado y petroqmmicos requieren que sus inventarios de catalizadores esten contenidos dentro de una multitud de tubos de diametro relativamente pequeno, en vez de como un lecho unico en una gran vasija de reactor. Esta disposicion es impuesta normalmente por la cinetica de reaccion espedfica y los requerimientos de intercambio de calor para un servicio particular, y resulta en una configuracion de reactor donde muchos tubos estrechos orientados verticalmente estan contenidos en un gran recinto.
La mas comun de dichas unidades son los hornos reformadores para la produccion de hidrogeno, los cuales se usan extensivamente tanto en la industria de refinado como en la petroqmmica. Dichas unidades reformadoras contienen un gran numero (hasta varios cientos) de tubos estrechos verticales, encerrados en una o mas celdas. Cada tubo tendra un diametro interior que vana normalmente desde los 75 mm hasta los 125 mm, o incluso mayor en algunas aplicaciones, aunque un tamano normal esta alrededor de los 100 mm. Las longitudes verticales de los tubos sera normalmente de alrededor de 10 metros, aunque se pueden usar tambien tubos mas largos de hasta 13 metros o mas largos.
Las partfculas de catalizador que requieren ser cargadas dentro de dichos tubos, son producidas generalmente como de igual tamano y de identica forma cilmdrica, con varias caractensticas superficiales y/o agujeros axiales para aumentar la superficie expuesta para mejorar tanto la reaccion como la transferencia de calor. Dichas partfculas son producidas normalmente de un material de base ceramica, posteriormente impregnado con componentes metalicos reactivos tales como el oxido de mquel y otros. Dichas partfculas vanan en tamano y forma entre los diferentes proveedores de catalizadores, el servicio previsto y las condiciones del proceso. Sus caractensticas dimensionales (diametro y longitud) se miden generalmente en milfmetros. Una partfcula de catalizador normal puede tener un diametro asf como una longitud de alrededor de 12 -16 mm, pero se pueden encontrar tanto tamanos mayores como menores.
Cuando se llena un tubo de reactor vado con partfculas de catalizador, hay importantes consideraciones con respecto a la calidad y eficacia del proceso de carga, de las cuales las tres principales son:
- El proceso de carga debe evitar la rotura de las partfculas de catalizador. Tal rotura dara como resultado en particular un aumento de la cafda de presion durante la operacion, que afecta a las prestaciones del proceso.
- El proceso de carga debe ser tan rapido como practico. Un tiempo de inactividad prolongado para el cambio del catalizador puede resultar en sanciones financieras muy considerables debidas a la produccion perdida.
- Cuando se usan una multitud de tubos en el proceso, la densidad cargada de los diferentes tubos debe ser homogenea, para asegurar un descenso de presion igual sobre todos los tubos. Esto se requiere para asegurar la igual particion de la alimentacion a todos los tubos, que depende de la simetna para alcanzar flujos iguales y asf un rendimiento termico y catalizador igual para todos los tubos.
Alcanzar todos estos objetivos plantea un severo problema practico cuando se realiza una operacion de carga. El simple vertido del catalizador dentro de la parte superior de los tubos dara como resultado la aceleracion de cada partfcula bajo la fuerza de la gravedad y el aumento de la velocidad de cafda vertical a lo largo de la longitud del tubo. Teniendo en cuenta la longitud de los tubos, esto dara como resultado un inaceptable impacto de alta velocidad en la parte inferior del tubo, bien en la estructura de soporte inferior en el caso de un tubo vado, o en la superficie del lecho del catalizador en el caso de un tubo parcialmente cargado. Este problema esta presente para la mayor parte de la longitud del tubo, y solo se invalida una vez que el tubo esta suficientemente lleno como para reducir la altura de cafda restante a menos de aproximadamente 2 metros.
El concepto inicial para evitar el impacto de alta velocidad de la cafda libre, era bajar en el tubo, mediante un cable o similar, cantidades pequenas discretas de catalizador encerrado dentro de un contenedor. Solo se permite descargar el catalizador de este contenedor una vez que ha alcanzado la parte inferior. La Patente US 3,562,998 describe tal metodo, que usa una media flexible con una apertura inferior doblada. La Patente US 3,778,962 describe un metodo alternativo que usa un contenedor ngido con una tapa sellada con bisagras en la abertura inferior, la cual se mantiene sellada mediante un vado dentro del contenedor. Una vez que el contenedor ha alcanzado la parte inferior, se libera el vado de dentro del contenedor permitiendo a la tapa sellada ceder y descargar el catalizador.
A pesar de que estos metodos alcanzaban el objetivo de evitar la cafda libre de partfculas, eran muy ineficientes con respecto tanto a la duracion de la carga, asf como a la homogeneidad de las densidades cargadas.
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El siguiente concepto para la carga de material en parffculas en un tubo vertical implicaba usar unos medios mecanicos para reducir le velocidad de cafda. Bajo este concepto, se inserta algun dispositivo dentro del tubo, sustancialmente sobre su longitud total, que crea una serie de obstrucciones ffsicas normalmente a igual distancia para la parffcula que cae. Las parffculas de catalizador se vierten en la parte superior del tubo, pero antes de que puedan alcanzar una velocidad de cafda demasiado alta, encuentran e impactan en una de dichas obstrucciones ffsicas. De esta manera, se reduce la velocidad de cafda, de una manera inteligente por etapas, sobre la longitud total.
Varios metodos, esencialmente diferentes solo en el diseno del dispositivo de obstruccion, se han descrito usando este concepto, por ejemplo las patentes US 3,608,751, US, 4,077,530, EP 0548 999 y CA 2 534 865.
A pesar de que estos metodos representan una mejora significativa sobre los metodos de contenedores usados previamente, notablemente con respecto a la calidad y velocidad de carga, aun tienen inconvenientes inherentes. En primer lugar, un dispositivo mecanico tiene que ser insertado en el tubo, y despues ser retrafdo segun progresa la operacion de carga. En segundo lugar, la velocidad de retraccion de dicho dispositivo mecanico se debe hacer corresponder de cerca a la tasa a la cual aumenta el nivel del inventario de catalizador cargado dentro del tubo. Cualquier variacion entre estas dos velocidades dara como resultado, o bien que la parte inferior del dispositivo sea atrapada e integrada dentro de la capa de catalizador, o bien que la parte inferior del dispositivo se mueva progresivamente mas lejos de la superficie de impacto, creando una distancia de cafda libre demasiado alta.
Un tercer inconveniente es que las parffculas de catalizador tienen que impactar ffsicamente en las obstrucciones del dispositivo para ser desaceleradas, con el potencial de danar al dispositivo y el desgaste gradual de las parffculas de catalizador.
Versiones semi-automatizadas de dispositivos que usan este concepto se describen en las patentes US 7,309,201 y EP 2 191 889. En virtud de la reduccion del alcance del control manual del proceso de carga, estos dispositivos alcanzan unas densidades cargadas mas homogeneas, pero aun sufren de los mismos inconvenientes con respecto a la interaccion entre las parffculas de catalizador y el dispositivo desacelerador, tanto con respecto al potencial de rotura, como al requerimiento de hacer corresponder la velocidad de retraccion a la tasa de carga.
El concepto mas reciente que ha de ser usado para evitar las altas velocidades de cafdas, es inducir un flujo ascendente de un gas a contracorriente, generalmente aire, dentro del tubo. Las parffculas que caen asf encuentran esta corriente de gas ascendente, que ejerce sobre las parffculas una fuerza resistiva llamada resistencia aerodinamica, ralentizandolas de este modo a una velocidad de cafda adecuadamente baja para evitar la rotura tras el impacto sobre la superficie de la capa de catalizador. Para implementar este concepto, se requiere encontrar un metodo de suministro del gas a la parte inferior del tubo, u otra manera de crear el flujo ascendente de gas.
Un fortuito beneficio secundario del concepto del uso de una contracorriente de gas se refiere al efecto en cualquier polvo o piezas mas pequenas de catalizador roto que pueden estar presentes en el grueso del catalizador como entregadas desde el suministrador. Estas piezas rotas mas pequenas y el polvo tendran una velocidad terminal muy reducida, por debajo de la velocidad de flujo ascendente del aire, y como tal no seran capaces de caer en el tubo sino que seran transportados hacia arriba y fuera del contenedor y asf no estaran presentes en el lecho . Dicho polvo y piezas rotas tienen un efecto perjudicial en el rendimiento del lecho del catalizador.
El primer intento de usar este concepto fue descrito en la patente GB 1 081 873, pero era poco practico para su uso en las plantas existentes ya que requeffa la instalacion permanente, durante la construccion inicial del reactor, de un tubo fijo bajo el centro del tubo, para servir como el conducto para suministrar el aire a la parte inferior del tubo.
Para evitar la necesidad de la instalacion de dicho tubo permanente suministrador de aire, los procesos posteriores se enfocaron en el uso de un conducto suministrador de aire temporal que se instala antes del comienzo del proceso de carga, y se retrae segun progresa la operacion de carga, en la misma manera que los dispositivos mecanicos de la generacion anterior.
La patente RU 2180265 describe un metodo a traves del cual el conducto para suministrar el aire a la parte inferior del tubo es una manguera flexible o similar, que se baja en el tubo en el comienzo del proceso de carga, y despues se retira gradualmente segun se llena el tubo. Se sopla aire comprimido a la parte inferior del tubo a traves de esta manguera flexible, y escapa del tubo a traves del area anular entre la pared del tubo y la manguera, asf crea el flujo de aire hacia arriba requerido en dicha area anular. La naturaleza y tamano del equipo usado, especialmente el tambor de recuperacion para retraer y almacenar la manguera flexible, hacen este metodo poco practico para su uso en la mayoffa de la unidades, ya que el espacio de trabajo en la parte superior de los tubos esta normalmente muy limitado. Ademas tiene dos inconvenientes tecnicos: requiere un control muy cuidadoso, sin ningun metodo fiable de monitorizacion, para mantener la tasa de recuperacion de la manguera flexible coincidente con la tasa a la que el tubo esta siendo llenado. Ademas, la presencia de la manguera a lo largo de la lmea central del tubo reduce el diametro del flujo libre en seccion transversal del tubo que ha de ser cargado en mas de la mitad, aumentando asf la tendencia a crear bloqueos en el area anular durante el proceso de carga. Para reducir el riesgo de tales bloqueos, la tasa de carga necesita ser reducida a menos del 50% de lo que seffa posible sin dicha reduccion en el diametro. Este dispositivo tambien crea un riesgo sanitario significativo para el personal que lo hace funcionar, ya
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que el aire que escapa en la parte superior del tubo lleva consigo una nube de polvo cancengeno procedente del catalizador que es cargado.
El metodo descrito en la patente RU 2180265 sufre de una restriccion adicional porque el extremo inferior del conducto suministrador de aire requiere ser mantenido a una distancia, normalmente de 500 a 1000 mm, sobre la superficie del lecho del catalizador, para evitar que resulte atrapado en el lecho segun aumente el nivel cargado. Ya que el flujo de aire sale del conducto en su extremo inferior y luego inmediatamente asciende en el area anular, existe un volumen estancado entre el extremo inferior del conducto y la superficie del lecho donde no hay flujo de aire ascendente, y por tanto ningun efecto en las parffculas de catalizador que caen.
La presente invencion pretende proporcionar un proceso mejorado, que permita la carga de material en parffculas en una vasija o contenedor vertical estrecho, y supera los inconvenientes de los procesos de la tecnica anterior.
La presente invencion por lo tanto se refiere a un proceso para cargar material en parffculas en al menos un contenedor vertical estrecho que tiene un diametro interno de a lo sumo 300 mm y que tiene una abertura al exterior en su parte inferior, que comprende la induccion de un flujo ascendente de aire a traves de dicho contenedor, y la carga de dicho material en parffculas en el contenedor desde la parte superior del mismo de tal manera que dicho material en parffculas cae hacia abajo a modo de contracorriente a dicho flujo ascendente de aire, caracterizado por que ningun dispositivo ffsico o conducto suministrador de aire esta presente dentro de la seccion interior del contenedor que ha de ser llenado cuando se carga el material en parffculas, y dicho aire ascendente es alimentado desde la abertura inferior del contenedor y es inducido mediante la succion de aire desde la parte superior del contenedor usando un sistema de vado.
Segun la invencion, se crea un flujo ascendente de aire desde la parte inferior a la parte superior de la parte interior del contenedor que necesita ser llenado con el material en parffculas, lo cual ralentiza las parffculas que caen a una velocidad que es suficientemente baja para evitar cualquier rotura de las mismas en el momento del impacto en la parte inferior del contenedor o en la superficie del catalizador para un contenedor parcialmente cargado.
Segun la invencion, el aire ascendente es alimentado desde la abertura del contenedor. Dicha abertura normalmente es una rejilla de soporte en la cual se carga el lecho del catalizador. Cuando el contenedor resulta progresivamente cargado, el aire ascendente entra al contenedor a traves de dicha abertura inferior, y fluye hacia arriba a traves de la parte ya cargada del lecho del catalizador.
Mediante la regulacion de la velocidad del flujo ascendente del aire, se puede controlar la fuerza de la resistencia en las parffculas que caen hasta el punto de impacto en la rejilla de soporte en la parte inferior del contenedor o en la superficie del catalizador para un contenedor parcialmente cargado, sin ningun volumen estancado por encima del punto de impacto. Bajo estas condiciones la velocidad de descenso neta de las parffculas se relaciona al contenedor, y asf se puede controlar la velocidad de impacto sobre la longitud total del tubo. Esto resulta en un control muy preciso para alcanzar una densidad cargada homogenea sobre la longitud de un tubo individual asf como entre diferentes tubos, y asf alcanzar el descenso de presion homogeneo deseable sobre todos los tubos.
En oposicion a las tecnicas usadas en la tecnica anterior, en la presente invencion no se introduce ningun dispositivo mecanico en el contenedor durante las operaciones de carga, ni para ralentizar ffsicamente las parffculas que caen ni para suministrar aire en la vasija ni para cualquier otro proposito tal como controlar en nivel de carga. La presente invencion permite asf la superacion de otro inconveniente de los procesos descritos en la tecnica anterior.
En particular, la ausencia de cualquier ffsico dentro del contenedor evita el riesgo de bloqueo durante la carga, el cual esta presente en la tecnica anterior debido al reducido diametro de la seccion transversal. Asf, la presente invencion permite una tasa de carga significativamente aumentada, con una reduccion correspondiente en la duracion total de carga.
Ademas, en la presente invencion el flujo ascendente de aire esta presente hasta el punto de impacto en el lecho del catalizador, sin ningun volumen estancado inmediatamente encima del lecho. Esto tiene un beneficio significativo sobre los dispositivos usados en la tecnica anterior, ya que la presente invencion con el aire fluyendo a traves del lecho eliminara cualquier polvo o pequenas piezas, normalmente referidas como virutas, que se crean durante el impacto. Esta eliminacion de polvo y virutas del lecho cargado dara como resultado una disminucion en la cafda de presion a traves del lecho, lo que es beneficioso para las prestaciones del proceso. La presencia del volumen estancado para los dispositivos usados en la tecnica anterior significa que dichos dispositivos solo pueden eliminar polvo y piezas rotas que puedan estar presentes en el catalizador segun es entregado, pero no el polvo y las virutas creadas durante el impacto.
Segun la invencion, la velocidad de impacto de las parffculas se controla ventajosamente en un valor que evita la rotura de las mismas.
Segun una realizacion preferida, la velocidad de impacto de las parffculas permanece en un valor medio que oscila desde 1 m/s a 10 m/s, preferiblemente desde 3 m/s a 8 m/s, e incluso mas preferiblemente desde 4 m/s a 6 m/s.
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Preferiblemente, se controla la velocidad media de impacto para que permanezca en un valor constante durante toda la operacion de carga, esto es, sobre la longitud total del tubo, para asegurar una densidad cargada homogenea.
El valor de la velocidad de impacto de una partfcula que cae es el valor de la velocidad de cafda alcanzada por dicha partfcula cuando alcanza bien la parte inferior del contenedor o bien el lecho de las partfculas ya cargadas. La velocidad anterior se expresa con relacion al contenedor (y no con relacion al flujo ascendente de aire).
La velocidad de impacto de las partfculas se controla mediante el control de la velocidad del flujo ascendente del aire. Este control de velocidad del flujo ascendente se alcanza mediante el control del flujo de aire que sale del contenedor a traves de dispositivos adecuados tales como valvulas.
Preferiblemente, el aire es succionado desde la parte superior del contenedor, lo que significa que se conecta un sistema de vado a la salida superior del contenedor.
Para establecer un flujo ascendente de aire en el contenedor, la parte inferior del mismo necesita tener una entrada de aire tal como un punto de conexion al proceso, como normalmente esta presente en todos los reactores tubulares comerciales. Dicha apertura se cubre normalmente con una rejilla de soporte en la cual se carga el material en partfculas.
Para obtener la velocidad de impacto requerida, se debe calcular el caudal ascendente requerido de aire. Este depende en particular de las dimensiones del contenedor, espedficamente el diametro interior; las caractensticas aerodinamicas de las partfculas; las condiciones del aire ascendente, espedficamente la presion y temperatura; y la altura de cafda restante despues de contar la cantidad de partfculas ya cargadas.
Segun progresa la carga del contenedor, cambiaran dos parametros en particular. En primer lugar, segun aumenta la altura del lecho , disminuye la altura de la cafda restante. En segundo lugar, segun aumenta la altura del lecho , el descenso de presion a traves del mismo tambien aumenta para el aire que fluye dentro desde la abertura inferior. Como resultado, la presion dentro del contenedor disminuira, resultando en una disminucion de la densidad del aire. Esto requerira que el caudal ascendente de aire debe ser controlado y adaptado a lo largo del tiempo y en una base continua, segun progresa el llenado del contenedor, para mantener la velocidad de impacto de las partfculas en el valor objetivo.
El flujo ascendente de aire se controla mediante el control de la cantidad de aire que se permite fluir al sistema de vado.
Este control preciso de la velocidad de impacto de las partfculas durante la carga tiene varias ventajas. Como se explico anteriormente, impide la rotura de las partfculas. Ademas permite alcanzar una homogeneidad mejorada de la densidad del lecho de material en partfculas a todo lo largo de la longitud del contenedor.
En el caso de carga de un reactor, permite controlar precisamente la densidad cargada total del lecho de partfculas de catalizador, y por lo tanto el descenso de presion a traves de dicho lecho.
Finalmente, en el caso de un proceso que usa una pluralidad de contenedores de catalizadores tales como tubos en paralelo, permite alcanzar una densidad cargada en el lecho identica en todos los tubos, y asf un descenso de la presion similar a traves de todos los tubos, lo que es particularmente importante porque asegura una particion igual de la corriente de alimentacion a todos los tubos, para alcanzar flujos iguales en todos los tubos y asf un rendimiento termico y catalttico igual de todos los tubos.
El sistema usado para cargar el material en partfculas en la parte superior del contenedor puede ser cualquiera convencional, siempre que permita controlar y vigilar el caudal de las partfculas suministradas al contenedor.
Segun una realizacion preferida de la invencion, la cantidad de partfculas suministradas al contenedor a lo largo del tiempo se controla y mide de una manera muy precisa, mediante el uso de un dispositivo de medicion de flujo de catalizador. Dicho dispositivo puede estar basado por ejemplo en luz interrumpida, radar, induccion o cualquier tecnologfa adecuada.
Usar dicho sistema de conteo de las partfculas permite alcanzar un control incluso mas preciso de la velocidad de impacto de dichas partfculas, ya que permite durante las operaciones de carga calcular con exactitud a lo largo del tiempo la altura del lecho de partfculas ya cargadas en el contenedor, y asf la altura de cafda restante desde la entrada superior.
El proceso de la presente invencion se puede usar en todos los campos tecnicos, en todos los casos en los que al menos un contenedor o vasija estrecho vertical de tamano relativamente largo necesita ser llenado con partfculas de un material que es probable que se rompa debido al impacto en una superficie dura bajo condiciones de cafda libre gravitacional.
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Por “estrecho”, se entiende un contenedor tal como un tubo de reactor que tiene un diametro interno de a lo sumo 300 mm, preferiblemente menor de 200 mm, y mas preferiblemente que oscila desde 50 mm a 150 mm.
Preferiblemente, el contenedor tiene forma cilmdrica, tal como un tubo.
Tiene normalmente una altura que oscila desde 5 a 15 m.
El proceso es normalmente adecuado para cargar partfculas de catalizador en uno o varios tubos de reactor, en particular en los campos de la (petro) qmmica y refinado de petroleo.
Por lo tanto, segun una realizacion preferida, el material en partroulas comprende partroulas de catalizador, y al menos dicho contenedor consta de uno o mas tubos de reactor verticales estrechos usados en un proceso qmmico, petroqmmico o de refinado de petroleo.
Segun una realizacion particularmente preferida, al menos dicho contenedor consiste de una pluralidad de tubos reactores verticales encerrados en una cabina de horno encendida, la cual es coherente con un horno reformador de vapor/gas tfpico usado para la produccion de hidrogeno.
La invencion se ilustrara ademas ahora en una realizacion no limitativa, con referencia a los dibujos adjuntos, en los cuales:
La Figura 1 ilustra un ejemplo preferido de implementacion del proceso de la invencion, en el caso de carga de partfculas de catalizador en un contenedor vertical estrecho tal como un tubo reformador.
La Figura 2 ilustra otro ejemplo preferido de implementacion, en el caso en que la parte principal del tubo tenga un diametro mayor que la parte de la entrada superior del mismo.
La Figura 1 muestra un tubo 1 de reactor estrecho vertical, que se conecta a traves del conducto 2 a un sistema de vacro de potencia adecuada no mostrado.
El sistema de vacro succiona aire desde la parte superior del tubo 1 de reactor, creando asf un flujo ascendente de aire desde la parte inferior a la parte superior del tubo 1 de reactor, lo cual se muestra mediante las flechas negritas de puntos.
De una manera conocida per se, la parte inferior del tubo 1 de reactor se abre a la atmosfera a traves de un colector, con una rejilla de soporte del catalizador no mostrada, que permite al aire entrar en la parte inferior del tubo de reactor, y fluir desde la parte inferior a la parte superior del tubo de reactor.
El caudal de aire se ajusta usando una valvula 3 de control del flujo de aire la cual es controlada por el sistema 4 informatico de control de proceso.
El caudal requerido es calculado por el sistema 4 informatico de proceso basado en particular en:
a) La forma y tamanos del tubo 1 de reactor, en particular el diametro;
b) Las caractensticas aerodinamicas del tipo de catalizador que se carga;
c) Las condiciones del flujo ascendente de aire - la presion y temperatura del aire ascendente afectaran a su densidad, y asf a la resistencia que impondra en las partroulas que caen;
d) La altura de cafda restante - segun se llena el tubo, la altura de cafda disminuira, y se requerira una menor resistencia para que las partroulas impacten con una velocidad constante;
e) La velocidad de impacto requerida.
Un sistema 5 de medicion de flujo de aire tal como un caudalfmetro, permite la vigilancia del caudal de aire efectivo que sale del reactor, y comunica esta informacion al sistema 4 informatico de control.
Algunos disenos de reactores tubulares tienen una tubena 6 de entrada lateral tal como una entrada de alimentacion, que requerira ser enchufada para asegurar que todo el flujo de aire esta subiendo a traves del propio tubo 1 reformador de reactor.
Las partroulas 7 de catalizador, que han de ser cargadas dentro del tubo 1 de reactor son alimentadas desde la tolva 8 de suministro de catalizador, a traves de un dispositivo 9 de control de flujo catalizador y despues a traves del conducto 16.
El dispositivo 9 de control de flujo de catalizador se puede configurar manualmente o se puede controlar por un sistema 4 informatico, para dar la tasa de suministro de catalizador apropiada.
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Un dispositivo 10 de medicion de flujo de catalizador, basado por ejemplo en luz interrumpida, radar, induccion o cualquier tecnologfa adecuada, se situa justo por encima del punto donde se introduce el catalizador en el tubo 1 del reactor.
Este dispositivo 10 de flujo pasa la senal al ordenador 4 de control de proceso para integrar a lo largo del tiempo la cantidad de catalizador cargado, para permitir al ordenador 4 calcular la altura del lecho cargado, y asf la altura de cafda restante. Este calculo depende de un coeficiente de calibracion que relaciona el numero de parffculas de catalizador a la altura vertical cargada, que debe ser introducido manualmente en el ordenador antes de que la carga haya comenzado. El coeficiente de calibracion puede ser perfectamente preciso, o no. Cuando el coeficiente no es perfectamente preciso, este puede en particular ser moderado cada vez que se mide el corte por unos medios mas precisos tales como una medicion 11 electronica de corte o una medicion ffsica mediante medios de cinta de inmersion como se describe a continuacion.
Un dispositivo 11 electronico de medicion de corte, basado en laser, radar o ultrasonidos, se puede instalar en la parte superior del sistema de carga de catalizador, y se usa periodicamente para comprobar el corte. Preferentemente, se interrumpe brevemente el flujo de catalizador para permitir la medicion. Debido a la continua extraccion de aire, el espacio vado por encima del lecho de parffculas 7 de catalizador cargadas en la parte inferior del tubo de reactor estara en gran medida libre de polvo, lo cual facilitara el uso de un dispositivo de medicion de distancia.
Ademas, se puede prever una abertura 12 sellada para permitir que una cinta de inmersion tradicional sea dejada caer dentro para una comprobacion ffsica del corte. El flujo de aire se debe interrumpir para este tipo de medicion.
Cuando es necesario anadir mas catalizador a la tolva 8 de suministro de catalizador, este se puede anadir de manera ventajosa a traves de la tolva 13 de composicion de catalizador, a traves de la valvula de corredera 14 de transferencia.
Durante la operacion de carga, la tolva 8 de suministro de catalizador debe ser sellada adecuadamente, ya que en la configuracion descrita en la Figura 1 todos los sistemas de carga operan bajo vado. Si hubiera una valvula de corredera 14 de transferencia debe ser cerrada entonces.
Todo el sistema de carga se sellado adecuadamente sobre el tubo 1 de reactor, usando los medios 15.
Usando el dispositivo descrito en la Figura 1, las parffculas 7 de catalizador se cargan en el tubo 1 de reactor a contracorriente con un flujo ascendente de aire controlado inducido por el vado y vigilado por el sistema 4 informatico.
La Figura 2 muestra la implementacion de la invencion en un tubo 1' de reactor vertical que tiene un diseno donde el tubo principal que contiene el catalizador tiene un diametro mayor que la seccion de la entrada superior. El dispositivo como se describio anteriormente no se puede usar para la carga de dicho reactor, ya que para tener una velocidad de aire ascendente adecuada en la seccion del tubo principal, la velocidad a traves de la seccion superior mas estrecha sera demasiado alta para permitir que las parffculas de catalizador fluyan hacia abajo de esta seccion.
El sistema de la invencion se puede adaptar para acomodar estos tipos de tubos, mediante el desplazamiento del punto de entrada de aire hacia debajo de la seccion superior mas estrecha. Esto se puede hacer teniendo una disposicion de doble tubo como se muestra en la Figura 2, con el catalizador fluyendo hacia abajo dentro del tubo interior hecho por el conducto 16', y aire fluyendo hacia arriba en el espacio anular entre el conducto 16' y la seccion superior mas estrecha del reactor 1'.
En esta configuracion, no hay flujo de aire en el conducto 16'. El catalizador cae a traves del conducto 16' solo bajo la influencia de la gravedad, y experimental la resistencia hacia arriba del aire ascendente solo una vez que entre en la seccion mas ancha del reactor 1'.
La configuracion correspondiente se ilustra en la Figura 2, en la cual solo se muestra la seccion cambiada con respecto a la Figura 1, siendo omitidas las secciones de control del flujo de aire y suministro de catalizador (similares a aquellas de la Figura 1).
Por supuesto, el proceso de la presente invencion se puede implementar en contenedores verticales estrechos de todos los tipos y configuraciones, y un experto en la tecnica puede acomodar facilmente la disposicion particular necesaria de los dispositivos para acomodar todos los tipos de configuraciones particulares.

Claims (10)

  1. 5
    10
    15
    20
    25
    30
    35
    40
    REIVINDICACIONES
    1. Un proceso para cargar material (7) en partfculas en al menos un contenedor (1, 1') vertical estrecho que tiene un diametro interno de a lo sumo 300 mm y que tiene una abertura al exterior en su parte inferior, el cual comprende la induccion de un flujo ascendente de aire a traves de dicho contenedor, y la carga de dicho material en partfculas en el contenedor desde la parte superior del mismo de tal manera que dicho material en partfculas cae hacia abajo a contracorriente con dicho flujo ascendente de aire, caracterizado por que ningun dispositivo ffsico o conducto de suministro de aire esta presente dentro de la seccion interior del contenedor (1, 1') que ha de ser llenado cuando se carga el material en partfculas, y dicho aire ascendente es alimentado desde la abertura inferior del contenedor y es inducido mediante la succion de aire desde la parte superior del contenedor usando un sistema de vado.
  2. 2. El proceso de la reivindicacion 1, en donde el aire se succiona desde la parte superior del contenedor, usando un sistema de vado que se conecta a la salida superior del contenedor.
  3. 3. El proceso de cualquier reivindicacion precedente, en donde el flujo ascendente de aire inducido a traves del contenedor (1, 1') durante la carga del material en partfculas se controla durante toda la operacion de carga, para mantener la velocidad de impacto de las partfculas constante.
  4. 4. El proceso de cualquier reivindicacion precedente, en donde el flujo ascendente de aire inducido a traves del contenedor (1, 1') durante la carga del material en partfculas se controla durante toda la operacion de carga, para mantener la velocidad de impacto de las partfculas en un valor medio que oscila desde 1 m/s a 10 m/s, preferiblemente desde 3 m/s a 8 m/s, e incluso mas preferiblemente desde 4 m/s a 6 m/s.
  5. 5. El proceso de cualquier reivindicacion precedente, en donde la cantidad de partfculas suministradas al contenedor a lo largo del tiempo se controla y mide de una manera precisa, mediante el uso de un dispositivo de medicion de flujo de catalizador.
  6. 6. El proceso de cualquier reivindicacion precedente, en donde el contenedor tiene una forma cilmdrica, tal como un tubo.
  7. 7. El proceso de cualquier reivindicacion precedente, en donde el contenedor tiene un diametro interno de menos de 200 mm, y mas preferiblemente que oscila desde 50 mm a 150 mm.
  8. 8. El proceso de cualquier reivindicacion precedente, en donde el contenedor tiene una altura que oscila desde 5 a 15 m.
  9. 9. El proceso de cualquier reivindicacion precedente, en donde el material en partfculas comprende partfculas de catalizador, y al menos dicho contenedor consiste de uno o mas tubos de reactor verticales estrechos usados en un proceso qmmico, petroqmmico o de refinado de petroleo.
  10. 10. El proceso de cualquier reivindicacion precedente, en donde al menos dicho contenedor consiste en una pluralidad de tubos de reactor verticales en un horno reformador de vapor/gas, para la produccion de hidrogeno.
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