ES2829748T3 - Dispositivo de mezcla de un fluido para un lecho catalítico - Google Patents

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Abstract

Dispositivo de mezcla y de distribución de fluidos para un reactor catalítico de flujo descendente, comprendiendo dicho dispositivo: - al menos una zona de recogida (A) que comprende al menos un medio de recogida (5); - al menos un conducto de recogida (7) sustancialmente vertical adecuado para recibir un fluido de reacción recogido por dicho medio de recogida (5) y al menos un medio de inyección (8) que desemboca en dicho conducto de recogida (7) para inyectar un fluido de temple; - al menos una zona de mezcla (B), situada aguas abajo de dicho conducto de recogida (7) en el sentido de circulación de los fluidos, comprendiendo dicha zona de mezcla (B) al menos un recinto de mezcla (15) de los fluidos de longitud L1, comprendiendo dicha zona de mezcla (15) un primer extremo en comunicación con dicho conducto de recogida (7) y un segundo extremo en comunicación con un recinto de intercambio (16) de los fluidos de longitud L2, situado por debajo de dicho recinto de mezcla (15), siendo la longitud L2 de dicho recinto de intercambio (16) estrictamente superior a la longitud L1 de dicho recinto de mezcla (15) para crear un techo (30) al nivel de dicho recinto de intercambio (16), comprendiendo dicho techo (30) al menos una abertura (31) adecuada para el paso de los fluidos de dicho recinto de intercambio (16) hacia una zona de distribución (C); - al menos una zona de distribución (C), situada por debajo de la zona de mezcla (B), aguas abajo de dicha zona de mezcla (B) en el sentido de la circulación de los fluidos, comprendiendo dicha zona de distribución (C) un plato de distribución (12) que soporta una pluralidad de chimeneas (13) y una pluralidad de paneles horizontales (33), situada por debajo de la abertura (31) del techo (30) del recinto de intercambio (16), pero por encima de las chimeneas (13) o sobre las chimeneas (13) del plato de distribución (12) de la zona de distribución (C).

Description

DESCRIPCIÓN
Dispositivo de mezcla de un fluido para un lecho catalítico
Campo técnico
La presente invención se aplica en el campo de las reacciones exotérmicas y, más particularmente, a las reacciones de hidrotratamiento, de hidrodesulfuración, de hidrodesnitrogenación, de hidrocraqueo, de hidrogenación, de hidrodesoxigenación, de hidroisomerización, de hidrodesparafinado o también de hidrodesaromatización realizadas en un reactor de lecho fijo. La invención se refiere, más particularmente, a un dispositivo de mezcla y de distribución de fluidos en un reactor de flujo a cocorriente descendente y a su utilización para la realización de reacciones exotérmicas.
Estado de la técnica
Las reacciones exotérmicas realizadas, por ejemplo, en refinado y/o en petroquímica necesitan enfriarse por un fluido adicional, llamado fluido de temple, para evitar un desbocamiento térmico del reactor catalítico en el que se efectúan. Los reactores catalíticos utilizados para estas reacciones comprenden, generalmente, al menos un lecho de catalizador sólido. El carácter exotérmico de las reacciones necesita conservar un gradiente axial de temperatura homogénea sobre la sección de reactor y un gradiente radial de temperatura cercana a cero dentro del reactor, con el fin de evitar la existencia de puntos calientes en el lecho de catalizador comprendido en el reactor. Unas zonas demasiado calientes pueden disminuir de manera prematura la actividad del catalizador y/o conducir a unas reacciones no selectivas y/o conducir a unos desbocamientos térmicos. Por lo tanto, es importante disponer de al menos una cámara de mezcla en un reactor, situada entre dos lechos de catalizador, que permita un reparto homogéneo de temperatura de los fluidos sobre una sección de reactor y un enfriamiento de los fluidos de reacción a una temperatura deseada.
Para efectuar esta homogeneización, el experto en la técnica se ve conducido, a menudo, a utilizar una disposición específica de internos, a menudo, complejos que incluyen una introducción del fluido de temple lo más homogénea posible en la sección del reactor. Por ejemplo, el documento FR 2824495 A1 describe un dispositivo de temple que permite asegurar un intercambio eficaz entre el o los fluido(s) de temple y el o los fluido(s) del procedimiento. Este dispositivo está integrado en un recinto y comprende una cánula de inyección del fluido de temple, un bafle de recogida de los fluidos, la caja de temple propiamente dicha, que opera la mezcla entre el fluido de temple y el fluido de reacción que fluye de manera descendente y un sistema de distribución compuesto por una cubeta perforada y por un plato de distribución. La caja de temple incluye un deflector que asegura la puesta en movimiento turbulento de los fluidos según una dirección sustancialmente no radial y no paralela al eje de dicho recinto y aguas abajo del deflector, en el sentido de circulación del fluido de reacción, al menos una sección de paso de salida de la mezcla de fluidos formada en la caja. Sin embargo, un dispositivo de este tipo presenta unos numerosos inconvenientes:
- el dispositivo no se muestra como suficiente en términos de eficacia de mezcla y de distribución de los fluidos, en concreto, para unos caudales de fluidos elevados (fluido de temple y/o fluido de reacción);
- el dispositivo es bastante voluminoso y, por lo tanto, el espacio perdido en un reactor que utiliza un dispositivo de este tipo se hace en detrimento de la cantidad de catalizador que se puede utilizar.
Una finalidad de la presente invención tiene como objetivo remediar los problemas encontrados anteriormente proponiendo un dispositivo de mezcla y de distribución que permite una mejor eficacia de mezcla de los fluidos y, por lo tanto, que permite un mejor reparto de los fluidos sobre el plato de distribución, sin, por ello, perder, incluso, ganando, en compacidad. El documento FR-A-3034323 describe un dispositivo de mezcla y de distribución de fluidos.
Objetos de la invención
La presente invención tiene como objeto un dispositivo de mezcla y de distribución de fluidos para un reactor catalítico de flujo descendente, comprendiendo dicho dispositivo:
- al menos una zona de recogida que comprende al menos un medio de recogida;
- al menos un conducto de recogida sustancialmente vertical adecuado para recibir un fluido de reacción recogido por dicho medio de recogida y al menos un medio de inyección que desemboca en dicho conducto de recogida para inyectar un fluido de temple;
- al menos una zona de mezcla, situada aguas abajo de dicho conducto de recogida en el sentido de circulación de los fluidos, comprendiendo dicha zona de mezcla al menos un recinto de mezcla de los fluidos de longitud L1, comprendiendo dicha zona de mezcla un primer extremo en comunicación con dicho conducto de recogida y un segundo extremo en comunicación con un recinto de intercambio de los fluidos de longitud L2, situado por debajo de dicho recinto de mezcla, siendo la longitud L2 de dicho recinto de intercambio estrictamente superior a la longitud L1 de dicho recinto de mezcla para crear un techo al nivel de dicho recinto de intercambio, comprendiendo dicho techo al menos una abertura adecuada para el paso de los fluidos de dicho recinto de intercambio hacia una zona de distribución;
- al menos una zona de distribución, situada por debajo de la zona de mezcla, aguas abajo de dicha zona de mezcla en el sentido de la circulación de los fluidos, comprendiendo dicha zona de distribución un plato de distribución que soporta una pluralidad de chimeneas y una pluralidad de paneles horizontales, situada por debajo de la abertura del techo del recinto de intercambio, pero por encima de las chimeneas o sobre las chimeneas del plato de distribución de la zona de distribución.
Preferentemente, la relación entre la longitud L1 del recinto de mezcla y la longitud L2 del recinto de intercambio está comprendida entre 0,1 y 0,9.
Ventajosamente, el porcentaje de superficie ocupado por la o las abertura(s) está comprendido entre un 20 y un 100 % con respecto a la superficie total del techo.
En un modo de realización particular, el porcentaje de superficie ocupado por la o las abertura(s) es igual a un 100 % de la superficie total del techo.
En un modo de realización según la invención, dichos paneles horizontales se sitúan a una altura de no más de 100 mm por encima de las chimeneas del plato de distribución.
En otro modo de realización según la invención, dichos paneles horizontales se sitúan sobre las chimeneas del plato de distribución.
Ventajosamente, la superficie de la sección transversal ocupada por dichos paneles horizontales está en el rango de un 2 a un 95 % de la superficie de la sección transversal de la zona de distribución (C).
Ventajosamente, dichos paneles horizontales están espaciados unos de los otros por una distancia comprendida entre 1 y 50 mm.
En un modo de realización según la invención, dicha zona de mezcla está descentrada con respecto al eje central de la zona de distribución, que forma dos zonas (Z1) y (Z2) sobre el plato de distribución cuya ratio R definida como la relación entre la superficie de la zona (Z1) y la zona (Z2) está comprendida entre 0 y 1, estando los valores 0 y 1 excluidos.
En un modo de realización según la invención, el recinto de mezcla comprende un fondo que incluye un borde de extremo de forma biselada y forma un ángulo a con respecto al eje longitudinal XX' del recinto de mezcla (15) comprendido entre 20 ° y 70 °.
En un modo de realización según la invención, el medio de inyección está completado con una boquilla que desemboca directamente en dicho conducto de recogida, consistiendo dicha boquilla en un tubo que comprende al menos un orificio que desemboca en dicho conducto de recogida.
Ventajosamente, dicho recinto de intercambio comprende, además, sobre sus paredes laterales una pluralidad de secciones de paso lateral adecuado para el paso de los fluidos de dicho recinto de intercambio a dicha zona de distribución.
Preferentemente, el dispositivo según la invención comprende, además, al menos un deflector lateral situado al nivel de dicha zona de distribución frente por frente de al menos una sección de paso lateral.
Ventajosamente, la ratio de volumen entre dicho recinto de mezcla y dicho recinto de intercambio está comprendida entre un 5 y un 60 %.
Otro objeto según la invención se refiere a un reactor catalítico de flujo descendente que incluye un recinto que encierra al menos dos lechos fijos de catalizador separados por una zona intermedia que incluye un dispositivo de mezcla y de distribución de fluidos según la invención.
Descripción de las figuras
La figura 1 representa un corte axial de un reactor catalítico de flujo descendente que comprende al menos dos lechos de catalizador sólido y que comprende un dispositivo de mezcla y de distribución de fluidos según la invención.
La figura 2 es una vista en perspectiva de la zona de mezcla (B) del dispositivo según la invención.
La figura 3 representa una vista en perspectiva de la zona de mezcla (B) del dispositivo según la invención que comprende unas secciones de paso lateral.
La figura 4 representa un corte transversal del dispositivo según la invención, dispositivo que comprende una pluralidad de paneles horizontales 33.
La figura 5 representa un corte transversal del dispositivo según la invención según un modo de realización particular. La zona de mezcla (B) está descentrada con respecto al eje central de la zona de distribución (C) que forma, de este modo, un plato de distribución 12 que comprende dos zonas, Z1 y Z2, de superficies diferentes. La figura 6 representa una vista en corte según el eje (XX') de la zona de mezcla (B) de un modo de realización particular del dispositivo según la invención.
Descripción detallada de la invención
Definiciones
En el sentido de la invención, se entiende por recinto de mezcla, el espacio en el que se realiza la mezcla entre un fluido de reacción y un fluido de temple.
Se entiende por recinto de intercambio, el espacio en el que un fluido de reacción y un fluido de temple mezclados están en contacto directo con una zona de distribución de los fluidos mediante al menos una abertura.
Descripción detallada
Todos los modos de realizaciones descritos a continuación forman parte de la divulgación general de la invención y se pueden combinar entre sí.
El dispositivo de mezcla y de distribución según la invención se utiliza en un reactor en el que se efectúan unas reacciones exotérmicas, tales como unas reacciones de hidrotratamiento, de hidrodesulfuración, de hidrodesnitrogenación, de hidrocraqueo, de hidrogenación, de hidrodesoxigenación, de hidroisomerización, de hidrodesparafinado o también de hidrodesaromatización. Generalmente, el reactor tiene una forma alargada a lo largo de un eje sustancialmente vertical. Se hace circular de arriba hacia abajo de dicho reactor al menos un fluido de reacción (también llamado "process fluid' según la terminología anglosajona) a través de al menos un lecho fijo de catalizador. Ventajosamente, en la salida de cada lecho con la excepción del último, el fluido de reacción se recolecta, luego, se mezcla con un fluido de temple (también llamado "quench fluid' según la terminología anglosajona) en dicho dispositivo antes de distribuirse sobre lecho de catalizador situado aguas abajo de un plato de distribución. Aguas abajo y aguas arriba están definidos con respecto al sentido del flujo del fluido de reacción. El fluido de reacción puede ser un gas o un líquido o una mezcla que contenga líquido y gas; esto depende del tipo de reacción efectuada en el reactor.
Remitiéndose a la figura 1, el dispositivo de mezcla y de distribución puede estar dispuesto en un reactor 1 de forma alargada a lo largo de un eje sustancialmente vertical en el que se hace circular de arriba hacia abajo al menos un fluido de reacción a través de al menos un lecho de catalizador 2. El dispositivo está dispuesto debajo del lecho de catalizador 2, con respecto al sentido de flujo del fluido de reacción en el recinto 1. Una rejilla de soporte 3 permite soportar el lecho de catalizador 2 para despejar una zona de recogida (A) dispuesta debajo del lecho de catalizador 2. La zona de recogida (A) es necesaria para permitir el drenaje del fluido de reacción hasta un conducto de recogida 7 (véanse figuras 4 y 5). Se inyecta un fluido de temple en el conducto de recogida 7 mediante un medio de inyección 8 del fluido de temple (véanse figuras 4 y 5). El fluido de temple puede ser líquido o gaseoso o una mezcla que contenga líquido o gas.
El fluido de reacción que atraviesa el lecho de catalizador 2 se recoge por un medio de recogida 5 (también llamado, en el presente documento, bafle de recogida) sustancialmente horizontal que conduce al conducto de recogida 7 sustancialmente vertical, dispuesto ya sea por debajo de la zona de recogida (A) al nivel de una zona llamada zona de mezcla (B) (tal como se representa en las figuras 1, 4 y 5), ya sea al nivel de la zona de recogida (A) (no representada en las figuras). Por sustancialmente vertical y por sustancialmente horizontal, se entiende en el sentido de la presente invención una variación de un plano con la vertical, respectivamente, el horizonte, de un ángulo p comprendido entre ± 5 grados. El medio de recogida 5 (véase figura 1) está constituido por una placa maciza dispuesta en el plano perpendicular al eje longitudinal del recinto debajo de la rejilla de soporte 3 del lecho de catalizador 2. La placa del medio de recogida 5 se extiende radialmente sobre toda la superficie del reactor 1. Incluye en uno de sus extremos una abertura 6 (véanse figuras 4 y 5) a la que está unido dicho conducto de recogida 7. El medio de recogida 5 permite recolectar el flujo del fluido de reacción que proviene del lecho catalítico 2 aguas arriba y dirigirlo hacia dicho conducto de recogida 7. El medio de recogida 5 está distante de la rejilla de soporte 3 del lecho de catalizador 2 en una altura H1 (figura 1). La altura H1 se elige para limitar la pérdida de carga durante la recogida del fluido que fluye del lecho de catalizador 2 y para limitar la altura de seguridad, esto es, la altura formada por el líquido acumulado en el medio de recogida 5. La altura de seguridad no modifica el drenaje del fluido de reacción hacia el conducto de recogida 7, ni su flujo en este conducto, ni su flujo a través del lecho catalítico superior 2. Cuando el conducto de recogida 7 y el medio de inyección 8 (figuras 4 y 5) están situados al nivel de la zona de mezcla (B), la altura H1 está comprendida entre 10 y 500 mm, preferentemente, entre 10 y 200 mm, de manera más preferente, entre 30 y 150 mm, de manera todavía más preferente entre 40 y 100 mm. De este modo, el fluido de reacción procedente del lecho 2 se ve obligado en la zona de recogida (A) a pasar por el conducto de recogida 7. Cuando el conducto de recogida 7 y el medio de inyección 8 están situados al nivel de la zona de recogida (A), la altura H1 está comprendida entre 10 y 400 mm, preferentemente, entre 30 y 300 mm y todavía, de manera más preferente, entre 50 y 250 mm.
Preferentemente, el conducto de recogida 7 y el medio de inyección 8 del fluido de temple están situados al nivel de la zona de mezcla (B), permitiendo esto ganar en compacidad. El espacio ganado por la compacidad del dispositivo se puede utilizar, de este modo, para los lechos de catalizador.
Por debajo de la zona de recogida (A) se encuentra una zona de mezcla (B). Remitiéndose a las figuras 1 a 5, la zona de mezcla (B) comprende un conducto de recogida 7 sustancialmente vertical adecuado para recibir el fluido de reacción recogido por le medio de recogida 5 y el fluido de temple que proviene del medio de inyección 8 (véase figura 4) que desemboca en dicho conducto de recogida 7.
La zona de mezcla (B) comprende un recinto de mezcla 15, de longitud L1 (véase figura 3) situado aguas abajo del medio de recogida en el sentido de circulación de los fluidos. La sección del recinto de mezcla 15 es, preferentemente, rectangular. El conducto de recogida 7, que está en comunicación con el recinto de mezcla 15, puede estar situado por encima del recinto de mezcla 15 o estar incluido en dicho recinto de mezcla 15. Preferentemente, el conducto de recogida 7 está incluido en el recinto de mezcla 15. Asimismo, el conducto de inyección 8 puede desembocar por encima del recinto de mezcla 15, al mismo nivel que dicho recinto o directamente en el interior de dicho recinto de mezcla 15 por mediación de un dispositivo conocido por el experto en la materia, por ejemplo, un tubo perforado que atraviesa la zona de mezcla 15. La inyección del fluido de temple puede estar realizada a cocorriente, en corriente cruzada, incluso en contracorriente con respecto al fluido de reacción que proviene de la zona de recogida (A). La zona de mezcla (B) comprende, igualmente, un recinto de intercambio 16 de los fluidos, de longitud L2 (véase figura 3), estando el recinto de intercambio 16 situado aguas abajo del recinto de mezcla 15 en el sentido de la circulación de los fluidos. La sección del recinto de intercambio 16 es, preferentemente, rectangular. Según la invención, el recinto de intercambio 16 está situado por debajo del recinto de mezcla 15. Preferentemente, el recinto de mezcla 15 está superpuesto al recinto de intercambio 16. Los fluidos pasan del recinto de mezcla 15 al recinto de intercambio 16 mediante una abertura 18 (véase figura 2) situada en el extremo de salida del recinto de mezcla 15 en el sentido de la circulación de los fluidos. La configuración de la zona de mezcla (B) permite la mezcla de los fluidos en el recinto de mezcla 15 y el flujo de dicha mezcla hacia el recinto de intercambio 16. La mezcla entre el fluido de reacción y el fluido de temple continúa efectuándose al nivel del recinto de intercambio 16.
Según la invención, la longitud L2 del recinto de intercambio 16 es estrictamente superior a la longitud L1 del recinto de mezcla 15, para crear un techo 30 al nivel de dicho recinto de intercambio 16, comprendiendo dicho techo 30 al menos una abertura 31 adecuada para el paso de los fluidos de dicho recinto de intercambio 16 a dicha zona de distribución (C). Dicha abertura 31 puede presentarse de manera indiferente en forma de uno o varios orificios de geometría cualquiera y/o de una o varias hendiduras. Una disposición de este tipo del dispositivo según la invención permite, creando una abertura 31 sobre el recinto de intercambio, gestionar mejor el caudal de los fluidos, en concreto, de tipo gas, que sale del recinto de intercambio 16 y, por lo tanto, limitar el impacto del caudal de los fluidos sobre el plato de distribución 12 de la zona de distribución (C). Preferentemente, la relación entre la longitud L1 del recinto de mezcla 15 y la longitud L2 del recinto de intercambio 16 está comprendida entre 0,1 y 0,9, preferentemente, entre 0,3 y 0,9. Ventajosamente, el porcentaje de superficie ocupado por la o las abertura(s) 31 está comprendido entre un 20 y un 100 % con respecto a la superficie total del techo 30, preferentemente, entre un 30 y un 80 % de superficie. En un modo de realización particular según la invención, el porcentaje de superficie de dicha abertura 31 es igual a un 100 % de la superficie total del techo 30 y esto que significa que el techo 30 está totalmente abierto sobre la zona de distribución (C).
Ventajosamente, los extremos de los recintos de mezcla 15 y de intercambio 16 no están en contacto con la pared del recinto del reactor 1, para permitir la circulación de los fluidos sobre el plato de distribución 12 a cada lado de los recintos de mezcla 15 y de intercambio 16. Ventajosamente, el recinto de mezcla 15 y el o los recinto(s) de intercambio 16 constituyen una sola pieza.
La altura H2 total acumulada de dicho recinto de mezcla 15 y de dicho recinto de intercambio 16 está comprendida entre 200 y 1.500 mm, preferentemente, entre 200 y 800 mm, de manera más preferente, entre 300 y 750 mm y todavía, de manera más preferente, entre 350 y 700 mm.
Preferentemente, la anchura "L" (véase figura 2) del recinto de intercambio 16 está comprendida entre 200 y 1.100 mm, preferentemente, entre 200 y 800 mm, de manera más preferente, entre 250 y 700 mm y todavía, de manera más preferente, entre 300 y 600 mm.
La ratio de los volúmenes (en %) entre el recinto de mezcla 15 y el recinto de intercambio 16 está comprendida entre un 10 y un 90 %, preferentemente, entre un 50 y un 90 % y todavía, de manera más preferente, entre un 75 y un 90 %.
En un modo de realización particular según la invención (no representado en las figuras), el medio de inyección 8 del fluido de temple, tal como se ha descrito anteriormente, puede estar completado con una boquilla que desemboca directamente en el conducto de recogida 7, consistiendo dicha boquilla en un tubo que comprende al menos un orificio que desemboca en dicho conducto de recogida 7. Preferentemente, dicha boquilla comprende una pluralidad de orificios repartidos uniformemente sobre toda la superficie de dicho tubo. La forma de los orificios puede ser muy variable, generalmente, circular o rectangular, estando estos orificios, de manera preferente, repartidos uniformemente sobre toda la superficie de la boquilla.
Ventajosamente, el fondo 23 del recinto de mezcla 15 (véase figura 6) puede comprender un borde de extremo 27 de forma biselada y forma un ángulo a con respecto al eje longitudinal XX' del recinto de mezcla 15 comprendido entre 20 ° y 70 °, preferentemente, entre 30 ° y 60 ° y todavía, de manera más preferente, entre 30 ° y 45 °. Una forma de este tipo del borde de extremo del recinto de mezcla 15 permite crear un flujo de los fluidos de tipo turbulento al nivel de la abertura 18, lo que tiene como efecto mejorar la eficacia de mezcla de los fluidos, en concreto, permitiendo una mezcla entre sí de las líneas de corriente de los fluidos situadas a cada lado de las paredes laterales del recinto de mezcla 15. Por lo demás, una configuración de este tipo del recinto de mezcla 15 tiene como efecto disminuir la velocidad de los fluidos entre el recinto de mezcla y el recinto de intercambio. Disminuyendo las velocidades de fluidos al nivel de la abertura 18, la pérdida de carga se minimiza.
Por debajo de la zona de mezcla (B) se encuentra la zona de distribución (C). La zona de distribución (C) que se extiende sobre una altura H3 (véase figura 1) comprende un plato de distribución 12 que soporta una pluralidad de chimeneas 13 y una pluralidad de paneles horizontales 33 (véase figura 4) situados por debajo de la abertura 31 del techo 30 del recinto de intercambio 16, pero por encima de las chimeneas 13 o descansando sobre las chimeneas 13 del plato de distribución 12. Más precisamente, las chimeneas 13 están abiertas en su parte superior por una abertura superior y presentan a lo largo de su pared lateral una serie de orificios laterales destinados al paso separado de la fase líquida (por los orificios) y la fase de gas (por la abertura superior) en el interior de las chimeneas 13, para realizar su mezcla íntima en el interior de dichas chimeneas 13. La forma de los orificios laterales puede ser muy variable, generalmente, circular o rectangular, estando estos orificios, de manera preferente, repartidos sobre cada una de las chimeneas según varios niveles sustancialmente idénticos de una chimenea a la otra, generalmente, al menos un nivel y, preferentemente, de 1 a 10 niveles, para permitir el establecimiento de una interfaz tan regular (plana) como sea posible entre la fase de gas y la fase líquida. Ventajosamente, la altura H3 de la zona de distribución está comprendida entre 20 y 1.500 mm, de manera más preferente, entre 50 y 800 mm y todavía, de manera más preferente, entre 100 y 600 mm.
Con el fin de garantizar una distribución homogénea de los fluidos sobre el plato de distribución 12, el dispositivo comprende una pluralidad de paneles horizontales 33 (véase figura 4) situados en la zona de distribución (C), por debajo de la abertura 31 del techo 30 del recinto de intercambio 16, pero por encima de las chimeneas 13 o descansando sobre las chimeneas 13 del plato de distribución 12 (véase figura 1). La presencia de los paneles horizontales 33 permite una predistribución de los fluidos sobre el plato de distribución 12. Dichos paneles horizontales 33 están, preferentemente, espaciados unos de los otros por una distancia comprendida entre 1 y 50 mm, preferentemente, entre 5 y 20 mm, para permitir el flujo de los fluidos hacia el espacio situado entre los paneles horizontales 33 y el plato de distribución 12. Preferentemente, dichos paneles horizontales 33 se sitúan a una altura comprendida entre 0 y 100 mm de las chimeneas 13 del plato de distribución 12. Cuando los paneles horizontales descansan sobre las chimeneas del plato de distribución, estas últimas están configuradas para permitir el paso de los fluidos de tipo gas, por ejemplo, presentando un extremo biselado. Preferentemente, la superficie de la sección transversal ocupada por dichos paneles horizontales 33 está en el rango de un 2 a un 95 % de la superficie de la sección transversal de la zona de distribución (C) y, de manera más preferente, entre un 2 y un 20 %. Una disposición de este tipo del dispositivo según la invención permite garantizar una buena eficacia de mezcla de los fluidos sin, por ello, originar un aumento del volumen de dicho dispositivo. En un modo de realización particular según la invención, los paneles horizontales 33 comprenden una pluralidad de perforaciones que permiten el flujo de los fluidos hacia el espacio situado entre los paneles horizontales 33 y el plato de distribución 12. Para cada panel horizontal 33, la superficie ocupada por dichas perforaciones está comprendida entre un 1 y un 20 % de superficie, preferentemente, entre un 2 y un 5 % de superficie, con respecto a la superficie total del panel horizontal 33.
En un modo de realización particular, el recinto de intercambio 16 puede comprender, igualmente, sobre sus paredes laterales 20 unas secciones de paso lateral 17 (véase figura 3) adecuado para el paso de los fluidos de la zona de mezcla (B) a la zona de distribución (C). Como complemento, el dispositivo puede comprender eventualmente al menos un deflector lateral 32 (véase figura 5) situado al nivel de dicha zona de distribución (C), frente por frente de al menos una sección de paso lateral 17. Preferentemente, el dispositivo comprende al menos un par de deflectores laterales 32 situados en la zona de distribución (C) a cada lado del recinto de intercambio 16 frente por frente de las secciones de paso lateral 17.
Ventajosamente, la zona de mezcla (B), esto es, el recinto de mezcla 15 y el recinto de intercambio 16, está descentrada con respecto al centro de la zona de distribución (C) (véase figura 5). Esta desviación de la zona de mezcla con respecto al centro de la zona de distribución tiene como ventaja facilitar las operaciones de inspección y de mantenimiento del dispositivo. Esta configuración particular del dispositivo divide el plato de distribución 12 en dos zonas Z1 y Z2 de superficies diferentes, con Z1 < Z2 (véase figura 5). Las zonas Z1 y Z2 se definen respectivamente como la superficie del plato de distribución 12 comprendida entre la pared lateral 20 del recinto de intercambio 16, la periferia del recinto 1 del reactor y respectivamente los dos ejes AA' y BB' (véase figura 5) que pasan por los extremos 21 y 22 del recinto de intercambio 16 (entendiéndose que Z1 < Z2). Se define R como que es la relación entre la superficie de la zona Z1 y de la zona Z2 (R = Z1/Z2), entendiéndose que R está comprendida entre 0 y 1, estando los valores 0 y 1 excluidos. De este modo, cuando el dispositivo según la invención comprende unas secciones de paso lateral 17 y, con el fin de garantizar una buena distribución de los fluidos sobre las dos zonas Z1 y Z2 del plato de distribución 12, el caudal de los fluidos que atraviesan las secciones de paso lateral 17 del recinto de intercambio 16 se ha adaptado en función de la ratio R. Sea Sp la superficie total de las secciones de paso lateral 17 de la pared lateral 20 frente por frente de la zona Z1 del plato de distribución 12 (esto es, que se encuentra en el lado donde la superficie del plato de distribución es la menor) y Sg la superficie total de las secciones de paso lateral 17 de la pared lateral 20 frente por frente de la zona Z2 del plato de distribución 12 (esto es, que se encuentra en el lado donde la superficie del plato de distribución es la mayor). Se obtiene una buena distribución de los fluidos sobre las dos zonas del plato de distribución si la ratio R' entre las superficies Sp/Sg está comprendida entre 0,5 y 1,5, preferentemente, entre 0,6 y 1,4. En efecto, en ausencia de medio particular de distribución en la salida del recinto de intercambio 16, las dos zonas Z1 y Z2 del plato de distribución 12 están alimentadas por unos caudales de fluido idénticos, lo que da como resultado una mala distribución de los fluidos y, por lo tanto, induce una pérdida significativa de los rendimientos de distribución de los fluidos sobre el plato de distribución 12. El dispositivo según la invención, cuando comprende unas secciones de paso lateral 17 sobre las paredes 20 del recinto de intercambio 16, cuya superficie total de dichas secciones es diferente según si se encuentra en el lado donde la superficie de distribución es la menor (Z1) o la mayor (Z2), permite generar en la salida del recinto de intercambio 16 unas pérdidas de carga que permiten ajustar los caudales de los fluidos según la ratio R (R=Z1/Z2).
En un modo de realización según la invención, el recinto de intercambio 16 descansa directamente sobre los paneles horizontales 33 de la zona de distribución (C) (tal como se representa, por ejemplo, en la figura 1). En otro modo de realización (no representado en las figuras), el recinto de intercambio 16 está situado a una distancia "d" de dichos platos horizontales 33, preferentemente, comprendida entre 20 y 150 mm y, de manera más preferente, comprendida entre 30 y 80 mm. El espacio comprendido debajo del recinto de intercambio 16 y los paneles horizontales 33 permite la distribución de los fluidos sobre toda la superficie de dichos platos horizontales 33. En este modo de realización, el recinto de intercambio 16 puede comprender en su parte inferior unas secciones de paso longitudinal, con el fin de que la mezcla de los fluidos pueda fluir directamente sobre los platos horizontales 33 situados directamente por debajo del recinto de intercambio 16. Por supuesto, el número, la forma y el tamaño de las secciones de paso longitudinal se eligen de manera que una fracción minoritaria de la cadencia de mezcla de fluidos atraviesa dichas secciones de paso longitudinal. Las secciones de paso longitudinal pueden tomar de manera indiferente la forma de orificios y/o de hendiduras.
Por debajo del plato de distribución 12, puede estar posicionado un sistema de dispersión para distribuir los fluidos uniformemente sobre el lecho de catalizador 14 situado aguas abajo de dicho sistema. El sistema de dispersión 19 (véase figura 1) puede comprender uno o varios dispositivos de dispersión que pueden estar asociados a cada chimenea 13, estar en común para varias chimeneas 13 o también estar en común para el conjunto de las chimeneas 13 del plato de distribución 12. Cada dispositivo de dispersión 19 tiene una geometría sustancialmente plana y horizontal, pero puede tener un perímetro de forma cualquiera. Por otro lado, cada dispositivo de dispersión 19 puede estar situado a diferentes alturas. Ventajosamente, dicho dispositivo de dispersión se presenta en forma de rejillas y/o puede comprender eventualmente unos deflectores. Ventajosamente, el eje de la o de las rejilla(s) 19 es, de manera preferente, perpendicular al eje longitudinal del recinto del reactor, con el fin de mejorar la distribución de la mezcla de los fluidos sobre toda la sección radial del recinto del reactor. La distancia que separa el sistema de dispersión del lecho de sólidos granulares situado inmediatamente por debajo se elige para conservar el estado de mezcla de las fases gaseosa y líquida tanto como sea posible, tal como es en la salida de las chimeneas 13.
Preferentemente, la distancia entre el plato de distribución 12 y lecho de catalizador 14 situada por debajo de dicho plato de distribución está comprendida entre 50 y 400 mm, preferentemente, entre 100 y 300 mm. La distancia entre el plato de distribución 12 y dicho dispositivo de dispersión 19 está comprendida entre 0 y 400 mm, preferentemente, entre 0 y 300 mm. En un modo de realización particular, el plato de distribución 12 descansa sobre el dispositivo de dispersión 19.
Con respecto a los dispositivos descritos en la técnica anterior y todavía, más particularmente, con respecto al dispositivo divulgado en el documento FR 2824495, el dispositivo de mezcla y de distribución según la invención presenta las siguientes ventajas:
- una buena eficacia térmica y una buena eficacia de mezcla de los fluidos;
- una buena distribución de los fluidos sobre el plato de distribución 12, debida a la presencia de una abertura 31 de la caja de intercambio 16 y de una pluralidad de paneles horizontales 33 situados por encima de la abertura 31 de la caja de intercambio 16 y por encima de las chimeneas 13 o sobre las chimeneas 13 del plato de distribución 12;
- cuando la zona de mezcla (B) está descentrada con respecto al eje central de la zona de distribución (C), la realización de las operaciones de carga y/o de descarga del catalizador situado por debajo y/o por encima del dispositivo es mucho más fácil, ya que ya no es necesario desmontar dicho dispositivo;
- el dispositivo según la invención gana en compacidad de manera significativa:
o cuando el recinto de intercambio está colocado directamente sobre los paneles de distribución 33, ellos mismos colocados directamente sobre las chimeneas 13 del plato de distribución 12; y/o
o cuando el conducto de recogida 7 y el medio de inyección 8 se sitúan al nivel de la zona de mezcla (B).

Claims (15)

REIVINDICACIONES
1. Dispositivo de mezcla y de distribución de fluidos para un reactor catalítico de flujo descendente, comprendiendo dicho dispositivo:
- al menos una zona de recogida (A) que comprende al menos un medio de recogida (5);
- al menos un conducto de recogida (7) sustancialmente vertical adecuado para recibir un fluido de reacción recogido por dicho medio de recogida (5) y al menos un medio de inyección (8) que desemboca en dicho conducto de recogida (7) para inyectar un fluido de temple;
- al menos una zona de mezcla (B), situada aguas abajo de dicho conducto de recogida (7) en el sentido de circulación de los fluidos, comprendiendo dicha zona de mezcla (B) al menos un recinto de mezcla (15) de los fluidos de longitud L1, comprendiendo dicha zona de mezcla (15) un primer extremo en comunicación con dicho conducto de recogida (7) y un segundo extremo en comunicación con un recinto de intercambio (16) de los fluidos de longitud L2, situado por debajo de dicho recinto de mezcla (15), siendo la longitud L2 de dicho recinto de intercambio (16) estrictamente superior a la longitud L1 de dicho recinto de mezcla (15) para crear un techo (30) al nivel de dicho recinto de intercambio (16), comprendiendo dicho techo (30) al menos una abertura (31) adecuada para el paso de los fluidos de dicho recinto de intercambio (16) hacia una zona de distribución (C); - al menos una zona de distribución (C), situada por debajo de la zona de mezcla (B), aguas abajo de dicha zona de mezcla (B) en el sentido de la circulación de los fluidos, comprendiendo dicha zona de distribución (C) un plato de distribución (12) que soporta una pluralidad de chimeneas (13) y una pluralidad de paneles horizontales (33), situada por debajo de la abertura (31) del techo (30) del recinto de intercambio (16), pero por encima de las chimeneas (13) o sobre las chimeneas (13) del plato de distribución (12) de la zona de distribución (C).
2. Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado por que la relación entre la longitud L1 del recinto de mezcla (15) y la longitud L2 del recinto de intercambio (16) está comprendida entre 0,1 y 0,9.
3. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 o 2, caracterizado por que el porcentaje de superficie ocupado por la o las abertura(s) (31) está comprendido entre un 20 y un 100 % con respecto a la superficie total del techo (30).
4. Dispositivo según la reivindicación 3, caracterizado por que el porcentaje de superficie ocupado por la o las abertura(s) (31) es igual a un 100 % de la superficie total del techo (30).
5. Dispositivo según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado por que dichos paneles horizontales (33) se sitúan a una altura de no más de 100 mm por encima de las chimeneas (13) del plato de distribución (12).
6. Dispositivo según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado por que dichos paneles horizontales (33) se sitúan sobre las chimeneas (13) del plato de distribución (12).
7. Dispositivo según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado por que la superficie de la sección transversal ocupada por dichos paneles horizontales (33) está en el rango de un 2 a un 95 % de la superficie de la sección transversal de la zona de distribución (C).
8. Dispositivo según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado por que dichos paneles horizontales (33) están espaciados unos de los otros por una distancia comprendida entre 1 y 50 mm.
9. Dispositivo según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado por que dicha zona de mezcla (B) está descentrada con respecto al eje central de la zona de distribución (C), que forma dos zonas (Z1) y (Z2) sobre el plato de distribución (12) cuya ratio R definida como la relación entre la superficie de la zona (Z1) y la zona (Z2) está comprendida entre 0 y 1, estando los valores 0 y 1 excluidos.
10. Dispositivo según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado por que el recinto de mezcla (15) comprende un fondo (23) que incluye un borde de extremo (27) de forma biselada y forma un ángulo a con respecto al eje longitudinal XX' del recinto de mezcla (15) comprendido entre 20 ° y 70 °.
11. Dispositivo según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizado por que el medio de inyección (8) está completado con una boquilla que desemboca directamente a dicho conducto de recogida (7), consistiendo dicha boquilla en un tubo que comprende al menos un orificio que desemboca en dicho conducto de recogida (7).
12. Dispositivo según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, caracterizado por que dicho recinto de intercambio (16) comprende, además, sobre sus paredes laterales (20) una pluralidad de secciones de paso lateral (17) adecuado para el paso de los fluidos de dicho recinto de intercambio (16) a dicha zona de distribución (C).
13. Dispositivo según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, caracterizado por que comprende, además, al menos un deflector lateral (32) situado al nivel de dicha zona de distribución (C) frente por frente de al menos una sección de paso lateral (17).
14. Dispositivo según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13, caracterizado por que la ratio volumen entre dicho recinto de mezcla (15) y dicho recinto de intercambio (16) está comprendida entre un 5 y un 60 %.
15. Reactor catalítico de flujo descendente que incluye un recinto (1) que encierra al menos dos lechos fijos de catalizador (2, 14) separados por una zona intermedia que incluye un dispositivo de mezcla y de distribución de fluidos según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14.
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