ES2857154T3 - Plato distribuidor de un gas y de un líquido, reactor equipado con tal plato y utilización de dicho plato - Google Patents

Abstract

Plato distribuidor (1) de un gas y de un líquido circulantes en equicorriente, comprendiendo dicho plato una placa (10) perforada con orificios (12) y que sustenta unas chimeneas huecas (20) que se extienden perpendicularmente a dicha placa (10), estando rematado cada orificio (12) de la placa por una chimenea (20) de igual sección que dicho orificio (12), caracterizado por que la placa (10) está equipada con una pluralidad de aberturas (30) dispuestas en la periferia de cada chimenea (20) en el interior de un círculo circunscrito cuyo centro es coincidente con el centro de la chimenea (20), y de radio inferior o igual a 1/3 de la más corta distancia que media entre dos chimeneas (20) adyacentes, y por que, bajo cada chimenea (20), se encuentra dispuesto un único elemento deflector (40, 100), estableciéndose las aberturas (30) y el elemento deflector (40, 100) asociados a cada una de las chimeneas (20) con el fin de inducir un movimiento giratorio en la mezcla gas-líquido bajo cada chimenea, y por que las aberturas (30) se establecen con el fin de inducir un movimiento giratorio en el líquido que pasa a su través, incluyendo cada abertura (30) una pared deflectora (34) plana o curvada, parcialmente recortada y rebajada en una dirección opuesta a la chimenea u obtenida solidarizando una pared con el borde de la abertura, para dirigir el fluido siguiendo una dirección inclinada en un ángulo α respecto a la placa (10) y sensiblemente tangente a un círculo cuyo centro es la chimenea (20), o por que las aberturas (30) son orificios pasantes, y el único elemento deflector (100) asociado a cada chimenea (20) presenta una forma adaptada para inducir dicho movimiento giratorio en la mezcla de gas-líquido, estando cada elemento deflector (100) determinado a partir: - de una placa (110) afectada de una pluralidad de aberturas (130) establecidas con el fin de inducir un movimiento giratorio en el fluido que pasa a su través, incluyendo cada abertura (130) una pared deflectora (134), plana o curvada, para dirigir el fluido siguiendo una dirección inclinada en un ángulo α respecto a la placa (10) y sensiblemente tangente a un círculo cuyo centro es la chimenea (20), o - de una pluralidad de aletas inclinadas en un mismo ángulo α respecto a la placa (10) del plato distribuidor.

Description

DESCRIPCIÓN

Plato distribuidor de un gas y de un líquido, reactor equipado con tal plato y utilización de dicho plato

La invención concierne a un plato distribuidor de un gas y de un líquido, a un reactor equipado con tal plato y a la utilización de este plato.

La presente invención concierne al campo de los reactores de lecho(s) catalítico(s) fijo(s) alimentados mediante fluidos, líquidos y gaseosos, con posibilidad de funcionar en equicorriente descendente. La invención propone un nuevo plato distribuidor, situado aguas arriba de un lecho catalítico, capaz de mejorar la distribución de los fluidos de alimentación sobre dicho lecho catalítico.

Existe un gran número de tipos de platos para facilitar las mezclas térmicas o físicas de los fluidos líquidos y gaseosos, ya se introduzcan los mismos en equicorriente o en contracorriente. La patente US 5942162 describe las diferentes tecnologías posibles para mezclas en equicorriente. Entre los mismos, los platos de distribución (o platos distribuidores) más convencionales son platos perforados con orificios que sirven de soporte a unas chimeneas. En particular, cada orificio del plato desemboca en una chimenea cuyo extremo superior semiabierto faculta el paso del gas reactivo. Para el paso del líquido hacia el interior de la chimenea, se han desarrollado varias tecnologías según se describen en las patentes US 5882610, US 6093373, EP 1147808 y EP 1147809. Unas aberturas o lumbreras, situadas en la parte baja de cada chimenea, permiten asegurar la mezcla entre el líquido y el gas en el seno de las chimeneas, en la parte baja de estas últimas, antes de atravesar el lecho catalítico, el cual viene muchas veces precedido de al menos una capa de bolas inertes destinadas a dividir el flujo de carga y a redistribuirlo con el fin de evitar la creación de circuitos preferentes, focos de puntos calientes y de coquización en el lecho catalítico. En tales aplicaciones, las relaciones de volúmenes del gas al líquido son muchas veces superiores a 3:1 y de ordinario inferiores a 400:1, siendo los casos más corrientes cuando esta relación varía de 10 a 200.

Sin embargo, existen configuraciones para las cuales la cantidad de gas entrante por las chimeneas es muy escasa con respecto a la cantidad de líquido, por ejemplo cuando la relación de volúmenes del gas al líquido es inferior o igual a 3. Puesto que la cantidad de líquido es elevada, se aumenta muy acusadamente el número de chimeneas que están dimensionadas con más amplitud, pero la mezcla entre líquido y gas sigue haciéndose deficientemente, y este modo de mezcla es, pues, ineficiente. En casos extremos, cuando la sección de las lumbreras, en la parte baja de la chimenea, es superior a la sección de la chimenea, no todo el líquido puede pasar por las chimeneas, y el nivel del líquido asciende sobre el plato, pudiendo sobrepasar el mismo la altura de las chimeneas, lo cual perturba el curso regular del gas. Hasta ahora, la única solución a este tipo de problema era la separación del paso del gas por chimeneas exclusivas y del líquido por unos agujeros repartidos regularmente por toda la superficie del plato. Sin embargo, en estas condiciones, los pasos del gas y del líquido están separados y no hay mezcla gas/líquido, ni dispersión desempeñada por el gas.

El documento US 5799877 describe un dispositivo de distribución de un fluido sobre un lecho de partículas, estando determinado este dispositivo a partir de un plato perforado con orificios que sirve de soporte a unas chimeneas. El objetivo de este documento es el de realizar una distribución uniforme de una mezcla de dos fases líquida-gaseosa a través del lecho de partículas con un bajo descenso de presión, circulando las dos fases en equicorriente descendente. Para conseguir este objetivo, el plato comprende unas conducciones para el paso del gas rodeadas cada una de ellas por una conducción para el paso del líquido, de modo que el líquido sale por un espacio anular arbitrado entre las dos conducciones. Así, el flujo gaseoso central queda rodeado por un anillo de líquido cuando sale bajo el plato y, debido a una suave caída de presión a través del conducto de gas, el gas se expansiona en su salida y, al tomar contacto con el líquido que lo rodea, forma un chorro pulverizado de líquido y de gas bajo el plato. En este documento, las conducciones de gas y de líquido son tubos concéntricos. La distribución de líquido puede ser continua, realizando hendiduras en la pared de los tubos de paso del líquido. Asimismo, la distribución de líquido puede ser impelida a impulsos, cerrando la cima de los tubos de paso del líquido, de una altura determinada, y realizando una entrada para el líquido en la proximidad de la cima de estos tubos: cuando el líquido alcanza esta entrada, es evacuado bajo el plato. Los tubos de paso de líquido, entonces, funcionan a modo de sifones (este principio queda asimismo descrito en el documento US 4526757). Finalmente, la distribución del líquido puede ser mixta, obteniéndose un flujo continuo de líquido mediante hendiduras en la pared de los tubos, cerrándose la cima de estos tubos para determinar unos sifones que brindan, con intermitencias, un flujo de líquido impelido a impulsos. Unos deflectores situados bajo el plato, por debajo de las salidas de gas y de líquido, pueden ayudar en la formación de chorro pulverizado de gas y de líquido, especialmente en la formación de un chorro pulverizado cónico de gas y de líquido, tal y como se describe en el documento US 5403561.

Este documento US 5799877 no enseña cómo mejorar la mezcla de gas y de líquido. Adicionalmente, la firma solicitante ha observado que la presencia de sifones para la introducción del líquido no permite obtener una buena mezcla del gas y del líquido cuando estos últimos se mezclan con dificultad, en particular cuando la relación de volúmenes gas/líquido es inferior o igual a 3.

Cuando el gas y el líquido se mezclan con dificultad, el desarrollo de la reacción en el seno del lecho catalítico aguas abajo del plato distribuidor no se lleva a cabo de manera óptima.

La invención pretende paliar estos inconvenientes proponiendo un plato distribuidor que permite una distribución homogénea de gas y de líquido. Tal plato distribuidor está más particularmente destinado a un reactor que comprende al menos un lecho catalítico, pero podría adaptarse a reactores de múltiples lecho.

A tal efecto, un primer objeto de la invención concierne a un plato distribuidor de un gas y de un líquido circulantes en equicorriente descendente según la reivindicación 1, comprendiendo dicho plato una placa perforada con orificios que sustenta chimeneas huecas que se extienden perpendicularmente a dicha placa, estando rematado cada orificio de la placa por una chimenea de igual sección que dicho orificio, caracterizado por que la placa está equipada con una pluralidad de aberturas dispuestas en la periferia de cada chimenea en el interior de un círculo circunscrito cuyo centro es coincidente con el centro de la chimenea y cuyo radio es inferior o igual a 1/3 de la más corta distancia que media entre dos chimeneas adyacentes, y por que, bajo cada chimenea, se encuentra dispuesto un único elemento deflector, estableciéndose las aberturas y el elemento deflector asociados a cada una de las chimeneas con el fin de inducir un movimiento giratorio en la mezcla gas-líquido bajo cada chimenea.

Por “centro de la chimenea”, se entiende en lo anterior el centro de la chimenea en el plano de la placa. Dicho en otras palabras, el círculo circunscrito está centrado alrededor de la correspondiente chimenea.

Así, estas aberturas atraviesan la placa de parte a parte para el paso del líquido a través de la placa, y están situadas alrededor de cada chimenea. En particular, estas aberturas están situadas en un espacio de la placa delimitado, por una parte, por la chimenea y, por otra, por un círculo circunscrito cuyo centro es coincidente con el centro de la chimenea y cuyo radio es inferior o igual a 1/3 de la más corta distancia que media entre dos chimeneas adyacentes. Esta distancia entre chimeneas se mide entre los centros (o ejes) de las chimeneas en cuestión. Así, las aberturas se hallan localizadas periféricamente a cada chimenea dentro de dicho círculo circunscrito.

Al pasar el gas a través del plato por intermedio de las chimeneas y al pasar el líquido a través del plato distribuidor por intermedio de las aberturas alrededor de cada chimenea, la mezcla del gas y del líquido ya no se hace, por tanto, en la parte baja de cada chimenea, como sucedía con los platos de distribución de la técnica anterior, sino bajo cada chimenea del plato distribuidor. Adicionalmente, las aberturas realizadas en la placa determinante del plato no están repartidas por toda la superficie del plato, sino que únicamente están localizadas periféricamente a las chimeneas.

El movimiento giratorio puede obtenerse mediante formas particulares de las aberturas y/o del único deflector asociado que permiten dirigir el flujo líquido y/o gaseoso por debajo de la placa en vistas a su mezcla. Las formas particulares de las aberturas y/o del deflector asociados se describirán más adelante en la presente memoria descriptiva.

Cualquiera que sea su forma, cada elemento deflector tiene como función la de dirigir el gas que desciende por la chimenea hacia un líquido distribuido periféricamente a la chimenea por dichas aberturas.

Tales elementos deflectores permiten optimizar la mezcla del gas y del líquido. En especial, bajo cada chimenea, el o los elementos deflectores definen una zona de mezcla en la que se mezclan el gas que llega por la chimenea y el líquido que llega por las aberturas. No hay una distancia óptima entre la placa y dicho elemento deflector, pero se escogerá preferiblemente esta distancia variando de 1 mm a 20 mm, y preferentemente variando de 2 a 10 mm. Ventajosamente, el único deflector dispuesto bajo cada chimenea presenta una superficie proyectada en la placa cuyo contorno es tal que recubre, al menos en parte, dichas aberturas dispuestas en la periferia de la chimenea a la que está asociado. La superficie proyectada del elemento deflector en la placa es superior a la superficie de la chimenea, y eventualmente sensiblemente igual o superior a la superficie del círculo circunscrito que engloba estas aberturas en la placa: el elemento deflector dirige el gas proveniente de la chimenea hacia el líquido, para facilitar la mezcla del gas proveniente de la chimenea y del líquido proveniente de las aberturas.

Cuando las aberturas pasantes por la placa del plato distribuidor se establecen con el fin de inducir un movimiento giratorio en el líquido que pasa a su través, cada elemento deflector asociado a estas aberturas puede ser plano y/o convexo, de convexidad preferiblemente dirigida hacia la chimenea. La forma convexa permite ajustar la velocidad del gas por debajo de la chimenea, a la vez que permite tener periféricamente espacio suficiente como para el paso del líquido. El elemento deflector es entonces preferentemente una superficie maciza, sin orificios.

Por ejemplo, si cada elemento deflector está constituido a partir de una pared plana dispuesta bajo la chimenea paralelamente a la placa, dicha pared plana está flanqueada eventualmente por una pared inclinada cuyo ángulo de inclinación no es esencial.

Ventajosamente, las aberturas pasantes por la placa del plato distribuidor pueden estar regularmente repartidas en la periferia de cada chimenea dentro de dicho círculo circunscrito, lo cual permite mejorar el reparto del líquido que pasa a través del plato distribuidor alrededor de cada chimenea y mejorar así la mezcla gas-líquido bajo cada chimenea.

Preferentemente, estas aberturas serán idénticas. Pueden ser de forma circular, triangular, cuadrada, rectangular o cualquier otro polígono. Están dimensionadas, por ejemplo, para dejar pasar todo el líquido sin que el nivel de líquido sobre el plato sobrepase la altura de la chimenea, en otras palabras, la cima de la chimenea.

Preferentemente, estas aberturas no incluyen partes salientes por la cara de la placa que sustenta las chimeneas. En particular, estas aberturas no están rematadas con tubos o chimeneas, con el fin de facilitar el paso del líquido. Las aberturas realizadas a través de la placa del plato distribuidor según la invención se pueden obtener por taladrado, corte y/o embutición, e incluir restos de placa recortada y embutida en determinación de una pared deflectora para el líquido, bajo la placa.

De acuerdo con este primer modo de realización de la invención, las paredes deflectoras de estas aberturas realizadas a través de la placa del plato distribuidor permiten inducir un movimiento giratorio en el líquido que pasa a través de dichas aberturas. Ello, en conjunción con el único deflector bajo cada chimenea, permite mejorar la dispersión de la mezcla formada bajo el plato distribuidor y, más en particular, mejorar la mezcla del gas y del líquido, en especial cuando es escaso el volumen de gas.

De acuerdo con la invención, cada abertura realizada a través de la placa del plato distribuidor incluye una pared deflectora, plana o curvada, y tal y como se describe en la reivindicación 1, resultante, por ejemplo, del troquelado, taladrado y/o embutición, para dirigir el fluido siguiendo una dirección inclinada en un ángulo a respecto a la placa y sensiblemente tangente a un círculo cuyo centro es la chimenea.

De acuerdo con la invención, la pared deflectora de cada abertura realizada a través del plato distribuidor es plana o curvada, e inclinada en un ángulo a respecto a la placa.

Preferentemente, cada abertura dispuesta en la periferia de una chimenea discurre a lo largo de un radio de un círculo cuyo centro es esa chimenea, y todas las aberturas dispuestas en la periferia de una misma chimenea están orientadas en una misma dirección con respecto a su respectivo radio.

Tal organización induce una circulación de los flujos de líquido procedentes de cada abertura según un movimiento circular en su conjunto, y en especial sensiblemente helicoidal, bajo el plato de distribución, permitiendo una distribución periférica de la mezcla líquido-gas bajo cada chimenea y un mejoramiento de la mezcla gas-líquido. Por ejemplo, estas paredes deflectoras asociadas a las aberturas se pueden configurar cortando dos lados de un triángulo y plegando la parte triangular así cortada sobre el tercer lado del triángulo, por ejemplo a lo largo de un radio del círculo circunscrito, en una dirección opuesta a la chimenea, formando el plano de dicha parte triangular plegada un ángulo a respecto al plano de la placa.

Cualquiera que sea la forma de realización de las aberturas, este ángulo a es, por ejemplo, de al menos 30°, preferentemente de 30 a 60°.

En una segunda forma de realización de la invención, no son las aberturas del plato las que permiten inducir un movimiento giratorio en la mezcla gas-líquido bajo una chimenea, sino el único elemento deflector dispuesto bajo esa chimenea. Esto permite, asimismo, mejorar la dispersión de la mezcla formada bajo el plato distribuidor y, más en particular, mejorar la mezcla del gas y del líquido, en especial cuando es escaso el volumen de gas.

En este caso, las aberturas practicadas a través del plato de distribución están generalmente desprovistas de toda pared emergente de uno u otro lado de la placa del plato distribuidor, y el único elemento deflector asociado a cada chimenea presenta una forma adaptada para inducir dicho movimiento giratorio en la mezcla gas-líquido, movimiento giratorio éste que puede inducirse entre la placa y el deflector en contracorriente con los flujos de líquido y gas descendente y/o en equicorriente con los mismos. Cada elemento deflector asociado a una chimenea puede estar determinado a partir de una placa afectada de una pluralidad de aberturas establecidas con el fin de inducir un movimiento giratorio en la mezcla gas-líquido que pasa a su través.

Por ejemplo, cada abertura realizada a través de la placa del elemento deflector puede establecerse para dirigir la mezcla gas-líquido siguiendo una dirección inclinada en un ángulo a respecto a la placa del plato distribuidor, a uno u otro lado del mismo. Esta dirección es, por ejemplo, sensiblemente tangente a un círculo cuyo centro es la chimenea por debajo de la cual se encuentra dispuesto el reflector.

Así, las aberturas de cada elemento deflector pueden presentar las mismas características que las aberturas del plato distribuidor de la primera forma de realización.

De acuerdo con una variante de la invención, cada abertura de la placa de un elemento deflector comprende, solidaria de al menos una parte de su borde, una pared deflectora resultante, por ejemplo, del modo de troquelado, taladrado y/o embutición de las aberturas del deflector: ésta puede ser de forma plana o curvada, inclinada en un ángulo a respecto a la placa del plato distribuidor.

En particular, cada abertura del elemento deflector discurre a lo largo de un radio de un círculo circunscrito cuyo centro es esta chimenea, y todas las aberturas del elemento deflector están orientadas en una misma dirección con respecto a su respectivo radio.

Por ejemplo, estas aberturas de cada elemento deflector se pueden configurar cortando dos lados de un triángulo y plegando la parte triangular así recortada sobre el tercer lado del triángulo en una dirección opuesta a la chimenea, formando el plano de dicha parte triangular plegada un ángulo a respecto al plano de la placa.

Cualquiera que sea la forma de realización de las aberturas de cada elemento deflector, este ángulo a es, por ejemplo, de al menos 30°, preferentemente de 30 a 60°.

Cualquiera que sea la forma de las aberturas, cada elemento deflector puede incluir una o varias de las siguientes características:

- sus aberturas pueden estar regularmente repartidas por la periferia del eje del deflector, en el interior de un círculo circunscrito de radio inferior, igual o superior a aquel que rodea las aberturas practicadas en el plato distribuidor, - sus aberturas pueden ser de forma circular, triangular, cuadrada, rectangular o cualquier otro polígono,

- sus aberturas pueden estar distribuidas por la periferia de dicho elemento deflector, alrededor de un círculo de superficie idéntica o superior a la propia de la sección de la chimenea dispuesta por encima, eventualmente en el interior de un círculo de igual dimensión que el círculo circunscrito que rodea las aberturas que atraviesan la placa del plato de distribución.

- sus aberturas pueden extenderse hasta un borde exterior de la placa determinante de dicho elemento deflector, definiendo así unas aletas sobre dicho borde exterior del elemento deflector.

De acuerdo con otra variante de la invención, cada elemento deflector está determinado a partir de una pluralidad de aletas inclinadas en un mismo ángulo a respecto a la placa del plato distribuidor, extendiéndose estas aletas radialmente con respecto al eje de la chimenea asociada al elemento deflector, en un plano sensiblemente paralelo o paralelo a la placa del plato distribuidor.

Este ángulo a es, por ejemplo, de al menos 30°, preferentemente de 30 a 60°.

En este modo de realización, las aletas de un mismo elemento deflector pueden estar unidas entre sí por el lado de su extremo próximo al eje de la chimenea.

Cualquiera que sea la forma de realización del elemento deflector (con aberturas o aletas), la superficie proyectada de este elemento deflector en el plato distribuidor puede quedar inscrita en un círculo cuyo centro se ubica sobre el eje de la chimenea bajo la cual se encuentra dispuesto dicho elemento deflector y cuyo diámetro es siempre superior al diámetro de la chimenea y, preferentemente, igual o superior al diámetro del círculo circunscrito que rodea las aberturas que atraviesan el plato distribuidor dispuestas periféricamente a dicha chimenea.

Tal elemento deflector es preferentemente fijo.

Cualquiera que sea la forma de realización del elemento deflector, este último puede presentar una o varias de las siguientes características:

- cada elemento deflector puede estar conformado de modo que su superficie proyectada en la placa del plato distribuidor recubra la totalidad de las aberturas periféricas que rodean la chimenea bajo la cual se encuentra dispuesto,

- cada elemento deflector puede estar dispuesto a una distancia de la placa del plato distribuidor comprendida de 1/8 veces d a 2 veces d, siendo d el diámetro de la chimenea por debajo de la cual se encuentra dispuesto el elemento deflector,

- cada elemento deflector puede extenderse en un plano paralelo a la placa del plato distribuidor,

- las aberturas o las aletas de un elemento deflector pueden estar dispuestas bajo las aberturas pasantes por la placa del plato de distribución.

- las paredes asociadas a las aberturas o las aletas están orientadas para redirigir la mezcla en un movimiento giratorio, bien en contracorriente entre la placa y el deflector, o bien en equicorriente bajo el deflector, con relación a la circulación del líquido y del gas que pasan a través del plato de distribución.

Estas diferentes características tomadas por separado o combinadas pueden permitir mejorar la mezcla líquido-gas. De acuerdo con una variante, el plato distribuidor según la invención comprende, alrededor de cada chimenea, una pared en configuración de dique que, solidaria de la placa, se extiende perpendicularmente a la misma, rodeando dicha pared en configuración de dique dichas aberturas, realizadas a través de la placa del plato distribuidor, periféricamente a la chimenea y comprendiendo una pluralidad de lumbreras repartidas por su superficie para el paso de líquido. Tal pared en configuración de dique permite mantener un nivel de líquido sobre el plato distribuidor y, así, garantizar la alimentación de líquido a cada conjunto de aberturas que rodean una chimenea, aun cuando el nivel de líquido del plato distribuidor no es perfectamente horizontal en toda su superficie.

Esta pared en configuración de dique es, por ejemplo, una pared cilíndrica en disposición concéntrica con respecto a la chimenea rodeada.

Las lumbreras de dicha pared en configuración de dique son de cualesquiera formas, pero preferentemente circulares, para asegurar el paso de al menos el 20% en volumen del líquido, y como máximo del 50% en volumen del líquido, pasando el remanente por encima de dicha pared en configuración de dique por rebose.

Las paredes de las chimeneas del plato distribuidor pueden ser macizas, desprovistas de orificios.

Como variante, cada chimenea, en su parte inferior, puede estar provista de orificios para el paso de líquido al interior de la chimenea, estando dimensionados estos orificios, por ejemplo, para que la sección de paso sea inferior a la sección de la chimenea, no debiendo dejar pasar estos orificios más del 50% en volumen de la cantidad total de líquido. Preferentemente, estos orificios permitirán hacer pasar menos del 20% en volumen de la cantidad total de líquido.

Es otro objeto de la invención un reactor para el tratamiento de un líquido y de un gas circulantes en equicorriente descendente, comprendiendo dicho reactor al menos un plato distribuidor según la invención, estando dispuesto cada plato distribuidor aguas arriba de un lecho catalítico con respecto al sentido del flujo gas/líquido que va a tratarse.

Asimismo, la invención concierne a la utilización de un plato distribuidor según la invención, para distribuir homogéneamente un líquido y un gas circulantes en equicorriente descendente en un reactor, en el que el gas pasa a través del plato por intermedio de las chimeneas de este último, y el líquido pasa a través del plato por intermedio de las aberturas de este último, y por intermedio de los eventuales orificios de cada chimenea.

En particular, dicho plato resulta particularmente adecuado para reactores para los cuales se introduce gas y un líquido en una relación de volúmenes gas/líquido que es inferior o igual a 3, variando preferentemente de 0,1 a 2, y variando más preferentemente de 0,4 a 1. En tales aplicaciones, el gas contiene preferiblemente hidrógeno.

Dicho plato es utilizado en reactores de hidrogenación de una carga hidrocarbonada, por ejemplo para la hidrogenación selectiva o total de fracciones olefínicas y/o aromáticas, en el hidrotratamiento (la hidrodesulfuración, la hidrodesnitrogenación, la hidrodesmetalización), en el hidrocraqueo, en el hidrodesparafinado y/o en la isomerización de las parafinas.

Se describe a continuación la invención con referencia a los dibujos que se acompañan, no limitativos, en los cuales: - la figura 1 representa una vista desde un lado de un plato distribuidor según una forma de realización de la invención;

- la figura 2 representa una vista en sección del detalle A representado en la figura 1, mostrando en sección una chimenea de este plato;

- la figura 3a representa una vista desde arriba del detalle A representado en la figura 1, mostrando, vistas desde arriba, la chimenea y las aberturas periféricamente a la chimenea (3a), y la figura 3b es un detalle de la figura 3a mostrando el ángulo de doblez a entre el plano de dicha parte triangular plegada y el plano de la placa;

- la figura 4 es idéntica a la figura 2, pero incluye un dique que rodea las aberturas y representa las circulaciones de gas y de líquido a través del plato de distribución representado;

- la figura 5 da una representación según dos secciones, (A-A) y (B-B), de las diferentes organizaciones posibles de chimenea, aberturas, deflectores, de un plato según la invención, teniendo el diámetro del deflector un diámetro superior al de la chimenea, pero pudiendo ser igual al diámetro mayor del círculo circunscrito que rodea dichas aberturas periféricas alrededor de la chimenea,

- la figura 6a representa una vista esquemática desde un lado de un plato distribuidor según una forma de realización de la invención para una mezcla de gas y de líquido en contracorriente, la figura 6b es una representación de un deflector según la sección (A-A) de la figura 6a, y la figura 6c es un detalle de la figura 6b mostrando el ángulo de doblez a entre el plano de dicha parte triangular plegada y el plano de la placa determinante del deflector; y

- la figura 7 representa una vista esquemática desde un lado de un plato distribuidor según una forma de realización de la invención para una mezcla de gas y de líquido en equicorriente.

Por dirección sensiblemente tangente a un círculo, se entiende una dirección tangente a dicho círculo o formando un ángulo de, como máximo, ±20°, e incluso de como máximo ±10° o de como máximo ±5° con la tangente a dicho círculo.

La figura 1 representa un plato distribuidor 1 de un gas y de un líquido circulantes en equicorriente descendente. El plato 1 comprende una placa 10 perforada con orificios 12 que sustenta unas chimeneas huecas 20 que se extienden perpendicularmente a dicha placa 10. La placa 10 podrá comprender de 10 a 100, preferentemente de 40 a 100 orificios 12 por metro cuadrado.

Cada orificio 12 de la placa 10 está rematado por una chimenea 20 de igual sección que ese orificio 12. Las chimeneas 20 están situadas en su totalidad por encima de la placa 10. No saldríamos del ámbito de la invención si estas chimeneas rebasaran por debajo de dicha placa. En general, las chimeneas son cilíndricas, abiertas o parcialmente cerradas por su extremo superior.

De acuerdo con la invención, la placa 10 está equipada con una pluralidad de aberturas 30 dispuestas en la periferia de cada chimenea 20.

En el ejemplo de la figura 2, cada chimenea 20 está determinada a partir de una pared cilíndrica 21, desprovista de orificios. El borde superior 23 de cada chimenea es generalmente semiabierto, con el fin de no dejar penetrar más que el gas en la chimenea.

Las aberturas 30 se establecen con el fin de inducir un movimiento giratorio en el líquido que pasa a su través, tal y como se representa en las figuras 3a, 3b.

Así, cada abertura 30, según lo dibujado en la figura 3b, se establece para dirigir el líquido siguiendo una dirección inclinada en un ángulo a respecto a la placa 10 y sensiblemente tangente a un círculo cuyo centro es la chimenea 20. Cada abertura 30 dispuesta en la periferia de una chimenea discurre, además, a lo largo de un radio de un círculo cuyo centro es esa chimenea, y todas las aberturas 30 dispuestas en la periferia de una misma chimenea están orientadas en una misma dirección con respecto a su respectivo radio.

En el ejemplo representado en las figuras 2 y 3a, b, tales aberturas 30 se configuran cortando dos lados 31, 32 de un triángulo (figura 3a) y plegando la parte triangular 34 así recortada siguiendo el tercer lado 33 del triángulo por debajo de la placa 10 con respecto a la chimenea, formando dicha parte plegada un ángulo a respecto al plano de la placa 10 (figura 3b).

Los lados 31 y 33 determinan los lados más grandes de la parte triangular 34.

El tercer lado 33, a lo largo del cual se pliega la parte triangular 34 recortada, puede partir radialmente de la chimenea 20. Como variante, la parte triangular 34 puede ser isósceles, siendo idénticos los lados 31 y 33 y partiendo radialmente de la chimenea 20 la altura de la parte triangular.

Todas las partes triangulares 34 recortadas para la formación de las aberturas 30 están situadas por un mismo lado del tercer lado 33 del triángulo, tal como es visible en la figura 3a. En otras palabras, todas estas partes triangulares 34 están recortadas de modo que el líquido que dejan pasar sea dirigido en una misma dirección con respecto a un radio de un círculo con centro en la chimenea 20.

El ángulo de inclinación a de la parte triangular 34 respecto a la placa 10 es de al menos 30°, preferentemente de 30° a 60°.

Estas aberturas 30 se pueden obtener por taladrado/corte y embutición.

Las aberturas 30 representadas son idénticas todas ellas y regularmente repartidas por la periferia de cada chimenea 20, tal como es visible en la figura 3a, favoreciendo una distribución homogénea de la mezcla líquido-gas. El plato distribuidor 1 representado en la figura 1 comprende, además, bajo cada orificio 12 rematado con una chimenea 20, al menos un elemento deflector establecido para dirigir un gas que desciende por la chimenea hacia un líquido distribuido periféricamente a la chimenea por las aberturas 30.

En el ejemplo representado, bajo cada chimenea 20 se encuentra dispuesto un único elemento deflector 40. La superficie proyectada de este elemento deflector 40 en la placa 10 presenta un contorno que rodea dichas aberturas 30 dispuestas en la periferia de la chimenea a la que está asociado.

Este contorno puede ser de forma circular o poligonal, por ejemplo octogonal.

En la figura 2, el elemento deflector 40 comprende una pared plana 41 maciza dispuesta bajo la chimenea 20 paralelamente a la placa 10, estando flanqueada dicha pared plana 41 por una pared inclinada 42. Así, el elemento deflector 40 presenta una forma convexa, cuya convexidad está dirigida hacia la chimenea 20.

Por supuesto no saldríamos del ámbito de la invención si este deflector convexo se sustituyera por un deflector plano que respondiera a las mismas características, es decir, que presentara un diámetro afín al propio del círculo circunscrito que rodea las aberturas 30 alrededor de la chimenea 20.

El elemento deflector 40 va fijado sobre la placa 10 al otro lado y por debajo de la chimenea 20, por todo medio oportuno, en especial por medios que no perturben la mezcla del gas y del líquido, mezclada entre el elemento deflector 40 y la placa 10. Puede tratarse, por ejemplo, de varillas o de tornillos (no representados) o también por soldadura sobre las puntas de las partes triangulares 34.

La circulación del gas y del líquido a través del plato distribuidor según la invención se simboliza con las flechas de la figura 4. En la forma de realización representada en esta figura, el plato distribuidor 1 comprende asimismo, alrededor de cada chimenea, una pared en configuración de dique 50 que, solidaria de la placa 10, se extiende perpendicularmente a la misma.

Esta pared en configuración de dique 50 rodea las aberturas 30 de la chimenea 20. En el ejemplo representado, esta pared en configuración de dique 50 es un cilindro concéntrico con la chimenea 20.

La pared en configuración de dique 50 comprende, repartidas por su superficie, una pluralidad de lumbreras 51 para el paso de líquido.

La altura H2 de la pared en configuración de dique 50 será como máximo igual a la mitad de la altura H de la chimenea que rodea. El diámetro de la pared en configuración de dique 50 será al menos igual a tres o cuatro veces el diámetro de la chimenea 20 que rodea.

El gas G entra (flecha F1) por el extremo superior de la chimenea 20 y desemboca, bajo la placa 10, encarado con el elemento deflector 40, el cual lo desvía hacia su periferia (flechas F2).

En presencia de una pared en configuración de dique 50, el líquido L pasa por encima de esta pared en configuración de dique 50 (flecha F3), así como por sus orificios 51 (flecha F4), antes de pasar a través del plato distribuidor por intermedio de las aberturas 30 (flechas F5). El líquido L se mezcla con el gas G en la zona definida por la placa 10 y el elemento deflector 40.

La forma de las aberturas 30 induce un movimiento giratorio en el líquido L, cilíndrico en su conjunto, que favorece la distribución de la mezcla obtenida.

En la figura 5, se representan diferentes organizaciones (a), (b), (c) de las chimeneas / aberturas en la placa 10 y de los deflectores, que asimismo sería posible realizar de manera acorde con la presente invención. La sección (A-A) corresponde a una vista desde arriba de la placa 10 que representa la forma de los cortes de las aberturas 30 alrededor de la chimenea 20. En trazo discontinuo, se representa el contorno del deflector 40 asociado a cada chimenea, no siendo siempre el mismo de diámetro idéntico al círculo circunscrito que cubre las aberturas 30, sino con posibilidad de ser ligeramente inferior. La sección (B-B) es una sección transversal por el eje de la chimenea 20 presentando diferentes posiciones de la chimenea 20 y del deflector 40, pudiendo delimitar el extremo inferior de dicha chimenea 20 una hendidura 24 de inyección de gas que tiene como efecto una aceleración de su inyección bajo las aberturas 30 de llegada del líquido.

El movimiento giratorio del líquido que pasa a través del plato de distribución por intermedio de las aberturas 30 puede obtenerse inclinando, o conformando de manera adaptada, la pared deflectora 34 procedente del corte de la abertura 30, de una manera similar a la descrita con referencia a las figuras 3a y 3b, inclusive para aberturas 30 de forma circular, o trapecial, u otra.

En particular, cuando la abertura 30 es circular, la pared deflectora parcialmente recortada queda rebajada y puede presentar una forma de canalón que guía el líquido en la dirección buscada para inducir un movimiento giratorio. Como variante, se puede obtener un resultado similar solidarizando una pared con el borde de cada abertura, estando dispuesta y orientada esta pared como la pared deflectora 34 antes descrita.

Como variante o en combinación, el movimiento giratorio del líquido se puede obtener utilizando un elemento deflector 100 de forma adaptada, tal y como se representa en las figuras 6a, 6b, 6c. En particular, este elemento deflector 100 puede estar determinado a partir de una placa 110 taladrada con aberturas 130, estableciéndose estas aberturas 130 con el fin de inducir un movimiento giratorio en el fluido que pasa a su través. En particular, el fluido es la mezcla gas-líquido saliente del plato distribuidor.

La placa 110 del elemento deflector 100 se extiende paralelamente a la placa 10 del plato distribuidor, bajo la misma. La placa 110 se encuentra dispuesta bajo la placa 10 del plato distribuidor, a una distancia de esta última comprendida entre 1/8 veces d y 2 veces d, siendo d el diámetro de la chimenea por debajo de la cual se encuentra dispuesto el elemento deflector.

El elemento deflector 100 es tal que su superficie proyectada en la placa 10 del plato distribuidor recubre la totalidad de las aberturas periféricas 30 que rodean la chimenea 20 bajo la cual se encuentra dispuesto. De este modo, el líquido que pasa a través de la placa 10 por intermedio de las aberturas 30 es puesto en movimiento giratorio cuando entra en contacto con el elemento deflector 100. El elemento deflector 100 está centrado en la chimenea, estando las aberturas 130 del elemento deflector situadas por debajo de las aberturas 30 de la placa 10.

Cada abertura 130 del elemento deflector 100 puede presentar una forma similar a la forma de las aberturas 30 descritas con referencia a las figuras 3a, 3b. Se hace notar que estas aberturas 130 podrían llegar al extremo externo del elemento deflector y, así, definir unas aletas en la periferia externa del elemento deflector.

Con referencia a las figuras 6a, 6b, 6c, cada abertura 130, según lo dibujado en la figura 6b, se establece así para dirigir el fluido siguiendo una dirección inclinada en un ángulo a respecto a la placa 110. Cada abertura 130 discurre además a lo largo de un radio de un círculo con centro en el centro del elemento deflector (alineado verticalmente con el centro de una chimenea), y todas las aberturas 130 de un mismo elemento deflector 100 están orientadas en una misma dirección con respecto a su respectivo radio.

En el ejemplo representado en las figuras 6a, b, c, tales aberturas 130 se configuran cortando dos lados 131, 132 de un triángulo (figura 6c) y plegando la parte triangular 134 así recortada siguiendo el tercer lado 133 del triángulo por debajo de la placa 110, formando dicha parte plegada 134 o pared deflectora un ángulo a respecto al plano de la placa 110 (figura 6c).

Los lados 131 y 133 determinan los lados más grandes de la parte triangular 134 o pared deflectora.

El tercer lado 133, a lo largo del cual se pliega la parte triangular 134 recortada, puede partir radialmente del centro del deflector 100. Como variante, la parte triangular o pared deflectora 134 puede ser isósceles, siendo idénticos los lados 131 y 133 y partiendo radialmente del centro del deflector la altura de la parte triangular.

Todas las partes triangulares 134 recortadas para la formación de las aberturas 130 están situadas por un mismo lado del tercer lado 133 del triángulo, tal como es visible en la figura 6b. En otras palabras, todas estas partes triangulares 134 están recortadas de modo que el fluido que dejan pasar sea dirigido en una misma dirección con respecto a un radio de un círculo de centro coincidente con el centro del elemento deflector 100 y el eje de la chimenea bajo la cual se ubica el elemento deflector.

El ángulo de inclinación a de la parte triangular o pared deflectora 134 respecto a la placa 110 y, por tanto, de la placa 10 del plato, es de al menos 30°, preferentemente de 30° a 60°.

Estas aberturas 130 se pueden obtener por taladrado/corte y embutición.

Las aberturas 130 representadas son idénticas todas ellas y regularmente repartidas por la periferia de cada deflector, tal como es visible en la figura 6b, favoreciendo una distribución homogénea de la mezcla líquido-gas. La variante de la figura 7 tan solo difiere de aquella representada en las figuras 6a, b, c por el hecho de que la parte triangular plegada 134 se extiende por encima del plano del deflector 100, entre la placa 110 y la placa 10, en lugar de hallarse por debajo.

La variante de las figuras 6a, b, c resulta particularmente adecuada para dirigir el fluido que ha pasado a través del plato de distribución en dirección al plato de distribución, en otras palabras, en contracorriente con la circulación de gas y de líquido.

La variante de la figura 7 resulta particularmente adecuada para dirigir el fluido que sale bajo el plato de distribución en una dirección opuesta al plato de distribución, en otras palabras, en equicorriente con la circulación de gas y de líquido.

Un elemento deflector del tipo del descrito con referencia a las figuras 6a, b, c y 7 se puede utilizar en sustitución del deflector 24 de las figuras 5a, b, c.

Claims (15)

REIVINDICACIONES

1. Plato distribuidor (1) de un gas y de un líquido circulantes en equicorriente, comprendiendo dicho plato una placa (10) perforada con orificios (12) y que sustenta unas chimeneas huecas (20) que se extienden perpendicularmente a dicha placa (10), estando rematado cada orificio (12) de la placa por una chimenea (20) de igual sección que dicho orificio (12), caracterizado por que la placa (10) está equipada con una pluralidad de aberturas (30) dispuestas en la periferia de cada chimenea (20) en el interior de un círculo circunscrito cuyo centro es coincidente con el centro de la chimenea (20), y de radio inferior o igual a 1/3 de la más corta distancia que media entre dos chimeneas (20) adyacentes, y por que, bajo cada chimenea (20), se encuentra dispuesto un único elemento deflector (40, 100), estableciéndose las aberturas (30) y el elemento deflector (40, 100) asociados a cada una de las chimeneas (20) con el fin de inducir un movimiento giratorio en la mezcla gas-líquido bajo cada chimenea, y

por que las aberturas (30) se establecen con el fin de inducir un movimiento giratorio en el líquido que pasa a su través, incluyendo cada abertura (30) una pared deflectora (34) plana o curvada, parcialmente recortada y rebajada en una dirección opuesta a la chimenea u obtenida solidarizando una pared con el borde de la abertura, para dirigir el fluido siguiendo una dirección inclinada en un ángulo a respecto a la placa (10) y sensiblemente tangente a un círculo cuyo centro es la chimenea (20),

o por que las aberturas (30) son orificios pasantes, y el único elemento deflector (100) asociado a cada chimenea (20) presenta una forma adaptada para inducir dicho movimiento giratorio en la mezcla de gas-líquido, estando cada elemento deflector (100) determinado a partir:

- de una placa (110) afectada de una pluralidad de aberturas (130) establecidas con el fin de inducir un movimiento giratorio en el fluido que pasa a su través, incluyendo cada abertura (130) una pared deflectora (134), plana o curvada, para dirigir el fluido siguiendo una dirección inclinada en un ángulo a respecto a la placa (10) y sensiblemente tangente a un círculo cuyo centro es la chimenea (20), o

- de una pluralidad de aletas inclinadas en un mismo ángulo a respecto a la placa (10) del plato distribuidor.

2. Plato distribuidor según la reivindicación 1, caracterizado por que, bajo cada orificio (12) rematado con una chimenea (20), el elemento deflector (40) se establece para dirigir un gas que desciende por la chimenea (20) hacia un líquido distribuido periféricamente a la chimenea (20) por dichas aberturas (30).

3. Plato distribuidor según la reivindicación 2, caracterizado por que la superficie proyectada del único elemento deflector (40) en la placa presenta un contorno de diámetro superior al de la chimenea, eventualmente igual al del círculo circunscrito que rodea dichas aberturas (30) dispuestas en la periferia de la chimenea a la que está asociado y/o por que el único elemento deflector (40) bajo cada chimenea presenta una forma plana y/o convexa cuya convexidad está dirigida hacia la chimenea.

4. Plato distribuidor según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado por que las aberturas (30, 130), por ejemplo de forma circular, triangular, cuadrada, rectangular o cualquier otro polígono, están regularmente repartidas por la periferia de cada chimenea y su eje, obteniéndose dichas aberturas (30, 130), en especial, por taladrado, corte y/o embutición.

5. Plato distribuidor según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado por que la pared deflectora (34, 134) asociada a cada abertura (30, 130) resulta de un troquelado, taladrado y/o embutición.

6. Plato distribuidor según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado por que cada abertura (30, 130) discurre a lo largo de un radio de un círculo cuyo centro está en el eje de la chimenea, y todas las aberturas (30, 130) asociadas a una misma chimenea o en un mismo deflector están orientadas en una misma dirección con respecto a su respectivo radio.

7. Plato distribuidor según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado por que dichas aberturas (30, 130) se configuran cortando dos lados (31, 32, 131, 132) de un triángulo y plegando la parte triangular o pared deflectora (34, 134) así recortada sobre el tercer lado (33, 133) del triángulo en una dirección opuesta a la chimenea, formando dicha parte triangular o parte deflectora (34, 134) plegada un ángulo a respecto al plano de la placa (10).

8. Plato distribuidor según una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado por que a es de al menos 30°, preferentemente de 30 a 60°.

9. Plato distribuidor según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por comprender, alrededor de cada chimenea (20), una pared en configuración de dique (50) que, solidaria de la placa (10), se extiende perpendicularmente a la misma, rodeando dicha pared en configuración de dique (50) dichas aberturas (30) periféricamente a la chimenea (20) y comprendiendo una pluralidad de lumbreras (51) repartidas por su superficie para el paso de líquido, siendo dicha pared en configuración de dique (50), por ejemplo, una pared cilíndrica en disposición concéntrica con respecto a la chimenea (20) que rodea.

10. Plato distribuidor según la reivindicación 9, caracterizado por que las lumbreras (51) de dicha pared en configuración de dique (50) son de cualesquiera formas, pero preferentemente circulares, para asegurar el paso de al menos el 20% en volumen del líquido, y como máximo del 50% en volumen del líquido, pasando el remanente por encima de dicha pared en configuración de dique (50).

11. Plato distribuidor según una de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizado por que las paredes (21) de las chimeneas (20) son macizas, desprovistas de orificios, o por que cada chimenea (20), en su parte inferior, está provista de orificios para el paso de líquido al interior de la chimenea, no debiendo dejar pasar estos orificios más del 50% en volumen de la cantidad total de líquido, preferentemente menos del 20% en volumen de la cantidad total de líquido.

12. Reactor para el tratamiento de un líquido y de un gas circulantes en equicorriente descendente, comprendiendo dicho reactor al menos un plato distribuidor (1) según una de las reivindicaciones 1 a 11, estando dispuesto cada plato distribuidor aguas arriba de un lecho catalítico con respecto al sentido del flujo líquido/gas.

13. Utilización del plato según las reivindicaciones 1 a 11, para distribuir homogéneamente un líquido y un gas circulantes en equicorriente descendente en un reactor, en la que el gas pasa a través del plato por intermedio de las chimeneas de este último, y el líquido pasa a través del plato por intermedio de las aberturas de este último, y eventualmente por intermedio de los orificios de cada chimenea.

14. Utilización según la reivindicación 13, en la que se introduce en el reactor gas y un líquido en una relación de volúmenes gas/líquido inferior o igual a 3, variando preferentemente de 0,1 a 2, y más preferentemente en una relación que varía de 0,4 a 1.

15. Utilización según una de las reivindicaciones 13 ó 14, en la que el gas contiene hidrógeno y/o el reactor es un reactor de hidrogenación de una carga hidrocarbonada, por ejemplo para la hidrogenación selectiva o total de fracciones olefínicas y/o aromáticas, en el hidrotratamiento (la hidrodesulfuración, la hidrodesnitrogenación, la hidrodesmetalización), en el hidrocraqueo, en el hidrodesparafinado y/o en la isomerización de las parafinas.