ES2966956T3 - Dispositivo de filtración para un reactor de corrientes paralelas descendentes de fluido - Google Patents

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Jacques Orlewski
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Abstract

La invención se refiere a un dispositivo de filtración de partículas (20) para un reactor (10), definiendo dicho reactor una entrada de fluido (17), recibiendo un lecho granular (11) y estando provisto de una bandeja de distribución (12) que comprende un miembro de placa (13) entre dicha entrada de fluido y dicho lecho granular, dicho miembro de placa define aberturas (19) para que el fluido fluya hacia el lecho granular, estando dimensionada y dispuesta la bandeja de distribución dentro del reactor de manera que los fluidos inyectados a través de dicha entrada de fluido sean forzados pasar a través de dichas aberturas de la bandeja para llegar a dicho lecho granular, comprendiendo el dispositivo de filtración al menos un elemento de filtro (21) que es permeable al fluido al tiempo que retiene cualquier partícula arrastrada por el fluido, en el que el dispositivo de filtración está dispuesto para instalarse en la bandeja de distribución, de modo que dicho al menos un miembro filtrante esté en una posible trayectoria de flujo (F) del fluido hacia o desde un espacio libre correspondiente de al menos una abertura del miembro de placa. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Dispositivo de filtración para un reactor de corrientes paralelas descendentes de fluido
La presente invención se refiere al campo de los reactores con lecho(s) catalítico(s) fijo(s) alimentado(s) por fluidos, líquidos y gaseosos, que pueden funcionar con corrientes paralelas descendentes.
Dichos reactores se encuentran en las reacciones de hidrogenación selectiva de diversos cortes de petróleo y, más generalmente, en hidrotratamientos que requieren flujos de hidrógeno a alta presión y cargas pesadas de fluido (es decir, que permanecen al menos parcialmente líquidos en las condiciones de funcionamiento del reactor).
Para facilitar la mezcla térmica o física de fluidos líquidos y gaseosos introducidos en paralelo, se puede proporcionar una placa de distribución entre una entrada de fluido y el lecho catalítico.
Una placa de distribución comprende uno (o más) elementos de placa perforados con orificios, cuyos bordes pueden extenderse o no hacia chimeneas que se extienden hacia la entrada de fluido.
Los documentos FR2878766 y WO2013/017804 describen ejemplos de placas de distribución.
Sin embargo, las cargas líquidas pesadas pueden contener impurezas y, en particular, partículas sólidas o viscosas, por ejemplo gomas, partículas de coque, partículas metálicas, incrustaciones de sulfuro de hierro u otras, que pueden provocar obstrucciones.
Se pueden depositar impurezas en el lecho catalítico aguas abajo de la placa, lo que puede conducir con el tiempo a una reducción del volumen intersticial del lecho catalítico y a problemas de pérdida de presión. Estas obstrucciones pueden eventualmente requerir tratamiento o reemplazo del lecho catalítico.
Se sabe cómo disponer de un filtro aguas arriba del lecho catalítico para recoger las impurezas. Este filtro, por ejemplo aguas arriba de la placa de distribución, puede instalarse en el interior del reactor, o incluso aguas arriba del reactor. Como ejemplo, se pueden citar los documentos US 3,958,952 o US 3,006,740, describiendo este último documento un filtro que tiene depresiones que penetran la superficie del lecho de catalizador para aumentar la superficie de intercambio con el catalizador.
El documento WO2016/110394 describe otro ejemplo de una placa de filtración, que define cuencas para promover la sedimentación, que se proporcionarán aguas arriba de la placa de distribución.
El documento US 7,157,013 describe un ejemplo de filtro de impurezas para reactores de lecho catalítico, estando fabricado este filtro de un material cerámico extruido.
Sin embargo, estas placas de filtración son relativamente voluminosas, y su sustitución, relativamente frecuente, puede resultar bastante compleja de realizar.
Por tanto, existe la necesidad de un dispositivo que concilie limitaciones reducidas y protección contra las impurezas. Se propone un dispositivo de filtración de partículas para un reactor, definiendo dicho reactor una entrada de fluido, recibiendo un lecho granular y estando equipado con una placa de distribución que comprende al menos un elemento de placa entre dicha entrada de fluido y dicho lecho granular, definiendo cada elemento de placa orificios para el flujo de fluido hacia el lecho granular, estando dimensionada y dispuesta la placa de distribución en el interior del reactor de manera que los fluidos introducidos por dicha entrada de fluido se vean obligados a pasar a través de dichos orificios de la placa para llegar a dicho lecho granular,
comprendiendo el dispositivo de filtración al menos un miembro de filtración permeable al fluido reteniendo al mismo tiempo cualquier partícula arrastrada por el fluido,
en donde el dispositivo de filtración está dispuesto para instalarse en la placa de distribución, por ejemplo colocado o fijado a la placa de distribución.
Así pues, en lugar de proporcionar una etapa de filtración además de la placa de distribución y fijada al reactor, como en la técnica anterior, se instalan uno o más dispositivos de filtración en la placa de distribución. Por lo tanto, ya no es necesario prever un sistema de fijación del dispositivo de filtración al reactor, estando dimensionado este sistema de fijación en función de las dimensiones del reactor, lo que permite simplificar la fabricación y la logística garantizando al mismo tiempo la filtración.
La instalación y el desmontaje de los dispositivos de filtración también pueden ser más sencillos y/o más rápidos de realizar que en la técnica anterior.
La placa de distribución puede comprender un único elemento de placa, o incluso varios elementos de placa, por ejemplo varios elementos de placa superpuestos o alternativamente en un mismo plano.
Ventajosamente, el dispositivo de filtración está dispuesto para instalarse en la placa de distribución de modo que dicho al menos miembro de filtración esté en una trayectoria posible, ventajosamente una trayectoria preferida que tiene en cuenta diversos parámetros, en particular la gravedad, el flujo de fluido hacia o desde un espacio libre correspondiente de al menos un orificio del elemento de placa.
El elemento de placa tiene una cara denominada aguas arriba, orientada hacia la entrada de fluido, y una cara opuesta, denominada aguas abajo, orientada hacia el lecho granular.
La invención no está limitada por la forma en que se instala el dispositivo de filtración en la placa de distribución. El dispositivo de filtración, por ejemplo, puede simplemente colocarse sobre el elemento de placa o incluso incluir un elemento de fijación que coopere con la placa de distribución, por ejemplo:
- una brida que define un orificio de fijación por atornillado en un orificio de la placa de distribución - se aprovechan así los orificios de la placa de distribución para instalar un filtro sobre esta placa,
- una varilla o un cilindro, destinado a ser recibido en una chimenea y/o en un orificio de la placa de distribución, permitiendo así una mejor resistencia en el tiempo que cuando el dispositivo de filtración se coloca simplemente sobre la placa de distribución,
- u otro.
Ventajosamente y de forma no limitativa, al menos una parte del dispositivo de filtración puede recibirse en un orificio correspondiente.
Se puede así prever la instalación del dispositivo de filtración sobre la placa de distribución introduciendo todo o parte del dispositivo de filtración en un orificio del elemento de placa.
Esta parte del dispositivo de filtración puede ser ventajosamente cilíndrica, con una base que presenta una forma complementaria a la del orificio, ventajosamente sin holgura o con una holgura que define un paso de sección inferior a 1 cm2, ventajosamente menos de 1 mm2.
Ventajosamente y de forma no limitativa, al menos parte del dispositivo de distribución puede comprender paredes destinadas a estar dispuestas de manera que sus salientes (siguiendo la normal a la cara aguas arriba o frontal, o bien siguiendo la dirección general del flujo) sobre el elemento de placa (o al menos las proyecciones de sus bordes más cercanos a la placa) se unen o rodean la(s) proyección(es) (siguiendo la normal a la cara aguas arriba o frontal, o bien siguiendo la dirección general del flujo) en el elemento de placa de un conjunto de al menos un orificio.
Estas paredes pueden colocarse aguas arriba o aguas abajo de la placa.
Cada dispositivo de filtración puede corresponder a un orificio definido en la placa, o a varios de estos orificios, de modo que las dimensiones de un dispositivo de filtración pueden ser relativamente pequeñas.
Además, el volumen asociado con la filtración se puede reducir en comparación con la técnica anterior.
Por último, puede resultar más fácil de fabricar, almacenar, transportar, etc. dispositivos de filtración tales como los descritos anteriormente como etapas de filtración del tipo conocido por el estado de la técnica. De este modo se puede simplificar la logística relacionada con la filtración.
Ventajosamente, el conjunto de orificios correspondientes a un dispositivo de filtración puede comprender un único orificio, lo que permite diseñar un dispositivo de filtración relativamente compacto.
Alternativamente, este conjunto puede incluir dos orificios, tres orificios o incluso todos los orificios de la placa de distribución (pero ventajosamente cinco orificios o menos).
A través de la entrada de fluido se pueden introducir varios fluidos al mismo tiempo, por ejemplo al menos un gas y al menos un líquido, o incluso sólo varios gases o sólo varios líquidos o incluso un único fluido.
El lecho granular puede incluir un lecho catalítico, un lecho de partículas inertes y/o similares.
El reactor puede estar equipado con varias placas de distribución, en serie entre sí, en cuyo caso el o los dispositivos de filtración pueden instalarse en la placa de distribución más cercana a una abertura del reactor o en otra placa, o en una única placa de distribución.
La invención no se limita a una forma particular de los orificios de la placa de distribución. Estos orificios definen conductos que se abren a ambos lados del elemento de placa en el espesor de la placa.
Estos conductos pueden ser rectilíneos, extendiéndose por ejemplo en una dirección que tiene una componente normal a un plano de al menos una de las superficies del elemento de placa, por ejemplo con una forma relativamente cilíndrica con generadores normales a este plano, o incluso oblicuos con relación a este plano.
Estos conductos pueden ser continuos, por ejemplo redondeados, o tener ángulos, etc., siempre que definan una trayectoria para el fluido que circula desde la entrada de fluido hasta el lecho granular.
En particular, la placa de distribución puede comprender chimeneas que se extienden más allá del elemento de placa, ventajosamente hacia la entrada de fluido, definiendo cada chimenea un canal en comunicación con un conducto que pasa a través del elemento de placa.
Ventajosamente y de manera no limitativa, al menos una chimenea puede tener paredes perforadas con uno o más orificios, y/o que definen recortes de tipo ranura, que se extienden en una dirección que tiene una componente perpendicular al plano de la placa.
Ventajosamente y de forma no limitativa, al menos una chimenea puede definir una abertura superior en un extremo opuesto al extremo de conexión al canal correspondiente. Esta abertura superior puede estar destinada al paso de un fluido ligero, por ejemplo un gas.
Ventajosamente, los conductos correspondientes a los orificios de la placa de distribución tienen una sección, normal o sensiblemente normal a la dirección del flujo, suficientemente grande para permitir el paso de las partículas. Esto limita el riesgo de obstrucción de los orificios y, por tanto, de la placa de distribución.
Por ejemplo, al menos un conducto, en o alrededor del cual se instala un dispositivo de filtración, puede tener una sección de diámetro o diámetro equivalente entre 5 mm y 50 mm, por ejemplo entre 10 mm y 40 mm. El área de esta sección puede estar por ejemplo entre 30 mm2 y 2000 mm2, por ejemplo entre 70 mm2 y 1300 mm2.
El dispositivo de filtración puede comprender un elemento hueco aguas arriba que comprende paredes laterales que integran al menos una parte de este al menos un miembro de filtración, suficientemente distantes entre sí para que cuando este elemento hueco se instale en la cara aguas arriba del elemento de placa de la placa de distribución, los salientes (siguiendo la normal a la cara aguas arriba o frontal, o bien siguiendo la dirección general del flujo) de los bordes aguas abajo o inferiores de estas paredes laterales (los bordes más cercanos a la cara aguas arriba del elemento de placa) en la cara aguas arriba del elemento de placa rodean los salientes (siguiendo la normal a la cara aguas arriba o frontal, o bien siguiendo la dirección general del flujo) en esta cara aguas arriba de los bordes de al menos un orificio del conjunto correspondiente a este dispositivo de filtración.
Este elemento hueco puede así participar en la filtración constituyendo un obstáculo que favorece la sedimentación de las partículas sobre el elemento de placa.
El elemento hueco aguas arriba puede tener forma de cilindro, con base poligonal, circular, elíptica o de otro tipo, en particular con una generatriz normal a la cara aguas arriba y/o aguas abajo, de forma troncocónica, cónica o de otro tipo.
El dispositivo de filtración puede comprender un elemento hueco aguas abajo, que comprende paredes laterales que integran al menos una parte de este al menos un miembro de filtración, suficientemente próximas entre sí para que este elemento hueco aguas abajo pueda introducirse a través de un orificio del conjunto de al menos un orificio correspondiente a este dispositivo de filtración.
Las paredes laterales del elemento hueco aguas arriba y/o del elemento hueco aguas abajo pueden comprender uno o más miembros de filtración, por ejemplo en forma de una pared. Las paredes laterales también pueden incluir partes macizas, o no.
Alternativamente, las paredes laterales pueden estar compuestas únicamente de partes macizas.
El elemento hueco aguas arriba puede incluir o no una pared que forme una tapa.
La pared que forma una cubierta puede ser enteramente maciza, incluir uno o más miembros de filtración, estar compuesta únicamente por un miembro de filtración, etc.
En el caso de un conducto que se extiende hasta una chimenea, las paredes laterales pueden rodear la chimenea.
El elemento hueco aguas abajo puede comprender además ventajosamente una pared inferior, que se extiende entre las paredes laterales en un plano normal a una dirección que tiene un componente que sigue la dirección del flujo, para forzar que el flujo pase a través de las paredes laterales o mediante un miembro de filtración definido en este elemento inferior.
El elemento hueco aguas abajo puede definir, por ejemplo, al menos un tope que forma una chaveta para una fijación de tipo cuarto de vuelta, en particular en el caso en que un dispositivo de filtración sólo corresponde a un único orificio.
El dispositivo de filtración está dispuesto de manera que cuando se instala sobre la placa de distribución, ventajosamente en o alrededor del conjunto de al menos un orificio correspondiente, la obstrucción por impurezas de su al menos un miembro de filtración deja al menos una trayectoria para el paso del fluido a través de este conjunto de al menos un orificio. En otras palabras, incluso cuando el dispositivo de filtración está obstruido y saturado, el o los fluidos todavía pueden circular a través del espacio correspondiente de al menos un orificio de la placa de distribución. Esto evita tener que interrumpir el suministro de fluido simplemente porque los filtros están obstruidos.
El dispositivo de filtración define un conjunto de al menos una abertura dimensionada y dispuesta para permitir el paso del fluido cuando dicho al menos un miembro de filtración está obstruido con impurezas.
Ventajosamente, el espacio libre de al menos una abertura puede disponerse de manera que el área de al menos una sección de abertura correspondiente sea al menos tan alta como el área de la(s) sección(es) del orificio(s) correspondiente a este dispositivo de filtración. Por lo tanto, la velocidad de circulación del fluido puede permanecer sin cambios a pesar de la obstrucción del o de los miembros de filtración.
Dicha al menos una abertura puede tener ventajosamente una superficie de entre 10 mm2 y 100.000 mm2, ventajosamente entre 25 mm2 y 40.000 mm2, por ejemplo entre 100 mm2 y 10.000 mm2. Dicha al menos una abertura puede tener ventajosamente un diámetro o diámetro equivalente comprendido entre 5 mm y 200 mm, ventajosamente entre 10 mm y 200 mm.
Por ejemplo, el elemento hueco aguas arriba puede definir al menos una abertura relativamente ancha, por ejemplo de diámetro o diámetro equivalente comprendido entre 5 mm y 200 mm, ventajosamente entre 10 mm y 200 mm, por ejemplo entre 5 y 50 mm, ventajosamente entre 10 y 40 mm, para dejar pasar las partículas. Esta abertura puede estar definida en particular en la pared que forma una tapa, o bien el elemento hueco aguas arriba puede estar desprovisto de tapa, para dejar pasar los fluidos cargados de impurezas cuando los miembros de filtración están saturados. Esta abertura puede ser relativamente alta para favorecer otras trayectorias de paso del fluido siempre que los elementos de filtración sean permeables al fluido.
El elemento hueco aguas arriba, en una realización, puede estar desprovisto de cubierta, y por ejemplo comprender simplemente un conjunto de paredes laterales, estando conformado este conjunto de manera que, cuando el elemento hueco aguas arriba se instala en la cara aguas arriba del elemento de placa, los salientes del borde inferior de este conjunto en su cara frontal, rodea los salientes del conjunto de al menos un orificio correspondiente a este dispositivo de filtración. En otras palabras, el elemento hueco aguas arriba puede comprender un conjunto de paredes que rodean el(los) orificio(s) (y en su caso, la(s) chimenea(s), estando abierto por arriba.
Por ejemplo, el elemento hueco aguas abajo puede definir una abertura relativamente amplia, por ejemplo de diámetro o diámetro equivalente comprendido entre 5 y 200 mm, por ejemplo entre 5 y 50 mm, ventajosamente entre 10 y 40 mm, para permitir el paso de las partículas. Esta abertura se puede definir en una pared trasera y/o en paredes laterales. En particular, esta abertura podría ser relativamente alta, por ejemplo cerca de la cara aguas abajo del elemento de placa.
Esta abertura del elemento hueco aguas abajo puede ser ventajosamente más alta que un miembro de filtración del elemento hueco aguas abajo, para favorecer el paso a través de este miembro de filtración de los fluidos más pesados.
En otra realización alternativa, el dispositivo de filtración puede disponerse de manera que cuando se instale sobre la placa de distribución, ventajosamente en o alrededor del conjunto de al menos un orificio correspondiente, la obstrucción por impurezas de su al menos un miembro de filtración impida cualquier paso de fluido a través de este orificio, permitiendo así limitar al máximo los depósitos de impurezas sobre el lecho catalítico.
En una realización, al menos un miembro de filtración puede tener un espesor relativamente pequeño, por ejemplo entre 10 pm y 1 cm, para encajar completamente en una pared de un elemento hueco.
Ventajosamente, al menos un miembro de filtración puede definir orificios cuya sección más pequeña en una trayectoria de fluido tiene un diámetro equivalente entre 10 pm y 1 cm, ventajosamente entre 100 pm y 1 mm. El área de estos orificios del miembro de filtración puede estar por ejemplo entre 70 pm2 y 3cm2, ventajosamente entre 7000 pm2 y 0,8 mm2.
Ventajosamente, al menos una parte del dispositivo de filtración puede estar hecha de cerámico, por ejemplo de cerámico extruido. La fabricación puede ser relativamente sencilla de realizar, y se pueden obtener con relativa facilidad modelos dimensionados según las características del reactor al que están destinados.
Ventajosamente, al menos una parte del dispositivo de filtración puede estar realizada en metal, por ejemplo acero. Un filtro de metal puede resultar ventajoso porque se puede limpiar con relativa facilidad y, por lo tanto, es reutilizable.
Se pueden hacer planes para reciclar los materiales del dispositivo de filtración.
Por ejemplo, se pueden prever rejillas de filtración formadas por alambres entrelazados. Ventajosamente, al menos un miembro de filtración puede comprender una malla o un panal, ventajosamente una malla de cerámica, metal u otro.
Por ejemplo, se pueden prever mallas con un diámetro equivalente que varía entre 10 pm y 1 cm, ventajosamente entre 100 pm y 1 mm.
Alternativamente, se podrían prever orificios perforados en una lámina, por ejemplo metálica, un material poroso permeable a los fluidos y que retenga partículas, u otros.
Se propone además un conjunto que comprende un reactor, definiendo dicho reactor una entrada de fluido, recibiendo un lecho granular y estando equipado con una placa de distribución que comprende un elemento de placa entre dicha entrada de fluido y dicho lecho granular, definiendo dicho elemento de placa orificios para el flujo de fluido hacia el lecho granular, estando dimensionada y dispuesta la placa de distribución en el interior del reactor de manera que los fluidos introducidos por dicha entrada de fluido se vean obligados a pasar a través de dichos orificios de la placa para llegar a dicho lecho granular, así como el dispositivo de filtración descrito anteriormente, instalado en la placa de distribución.
Ventajosamente, el dispositivo de filtración y la placa de distribución están conformados de manera que el dispositivo de filtración se instala sin holgura entre dicho dispositivo y la placa, o con una holgura que define un paso de 1 cm2 o menos, ventajosamente 5 mm2 o menos, ventajosamente 1 mm2 o menos. Así pues, la circulación de fluido entre el dispositivo de filtración y la placa de distribución, a nivel de las partes que cooperan entre sí para garantizar la instalación, es muy limitada o incluso nula. Se puede colocar, por ejemplo, un dispositivo de filtración con forma general de cilindro, con los bordes inferiores en el mismo plano, sobre un elemento de placa plana: la circulación de fluido entre el borde inferior del dispositivo de filtración y el elemento de placa puede ser entonces muy limitada. También es posible prever un elemento de fijación sin holgura, por ejemplo que el dispositivo de filtración comprenda un elemento hueco aguas abajo cuyas paredes laterales al nivel del orificio correspondiente tengan las mismas dimensiones externas, con una holgura funcional casi como la de las paredes internas del conducto correspondiente a este orificio, impidiendo o limitando así la circulación de fluido en el conducto a través de un posible paso entre las paredes del elemento de placa y el dispositivo de filtración.
La invención también se refiere al uso del dispositivo de filtración descrito anteriormente en un reactor con lecho(s) catalítico(s) fijo(s) alimentado(s) con fluidos, líquidos y gaseosos, que pueden funcionar con corrientes paralelas descendentes, por ejemplo en reactores de hidrogenación de una carga de hidrocarburo, por ejemplo para la hidrogenación selectiva o total de fracciones olefínicas y/o aromáticas, en hidrotratamiento (hidrodesulfuración, hidrodesnitrogenación, hidrodesmatalización), en hidrocraqueo, en hidrodesparafinización y/o en isomerización de parafinas.
Se propone además un método para mantener un reactor, definiendo dicho reactor una entrada de fluido, recibiendo un lecho granular y estando equipado con una placa de distribución que comprende un elemento de placa entre dicha entrada de fluido y dicho lecho granular, definiendo dicho elemento de placa orificios para el flujo de fluido hacia el lecho granular, estando dimensionada y dispuesta la placa de distribución en el interior del reactor de manera que los fluidos introducidos por dicha entrada de fluido se vean obligados a pasar a través de dichos orificios de la placa para llegar a dicho lecho granular, comprendiendo este método una etapa de instalar (o retirar), sobre (o desde, respectivamente) la placa de distribución, al menos un dispositivo de filtración que comprende al menos un miembro de filtración permeable a los fluidos y que retiene cualquier impureza.
La instalación puede realizarse, por ejemplo, en o alrededor de un conjunto de al menos un orificio correspondiente a este dispositivo de filtración.
La invención se describe ahora con referencia a los dibujos adjuntos, no limitativos, en donde:
- la figura 1 representa una vista en sección y esquemática de un conjunto según la técnica anterior;
- la Figura 2 representa una vista en sección y esquemática de un ejemplo de un conjunto según una realización de la invención;
- la Figura 3A es una vista esquemática en perspectiva de un ejemplo de un dispositivo de filtración según una primera realización de la invención, cuando se instala en una placa de distribución con las chimeneas mostradas parcialmente;
- la Figura 3B es una vista en sección esquemática del dispositivo de filtración de la Figura 3A, cuando está instalado en una placa de distribución con las chimeneas mostradas parcialmente;
- la figura 4A es una vista esquemática en perspectiva de un ejemplo de un dispositivo de filtración según una segunda realización de la invención;
- la Figura 4B es una vista inferior y esquemática; un elemento hueco aguas abajo del dispositivo de filtración de la Figura 4A;
- la Figura 4C es una vista lateral esquemática del dispositivo de filtración de la Figura 4A, cuando está instalado sobre una placa de distribución de la que sólo se ha mostrado parte, y en sección.
Podrán utilizarse referencias idénticas de una figura a otra para designar elementos idénticos o similares.
La figura 1 representa un conjunto 1 que comprende un reactor 10 con una entrada 17 para la introducción de un gas y un líquido que circulan en contracorriente descendente.
El reactor 10 recibe un lecho catalítico 11. Este lecho catalítico puede comprender, por ejemplo, partículas sólidas de catalizador, que tienen un tamaño de partícula centrado alrededor de algunos milímetros, por ejemplo.
Una placa 12 de distribución está instalada aguas arriba del lecho catalítico 11. Esta placa 12 comprende un elemento de placa 13 perforado con orificios 19 rematados por chimeneas 14 huecas. Las chimeneas 14 tienen sus paredes perforadas con aberturas 15.
Una etapa de filtración 16 está prevista aguas arriba de la placa 12 de distribución. Esta etapa de filtración 16 puede comprender, por ejemplo, un filtro del tipo descrito en el documento US 3.958.952, unido a las paredes del reactor 10.
Con referencia a la Figura 2, se ha eliminado la etapa de filtración 16. Varios dispositivos 20 de filtración están instalados en la placa 12 de distribución.
Cada dispositivo 20 de filtración tiene la forma general de un cilindro, en este ejemplo con un generador normal al plano de la cara 50 aguas arriba, de modo que la proyección (siguiendo el vector de gravedad correspondiente aquí a la dirección global de flujo de los fluidos y a la normal al plano de la cara aguas arriba) en esta cara 50 aguas arriba de las paredes y el saliente en esta cara aguas arriba del borde inferior 51 de las paredes se combinan. Estos salientes rodean el saliente 61 (véase la Figura 3A) del borde del orificio 19 correspondiente a este dispositivo.
Más precisamente, cada dispositivo 20 de filtración está instalado alrededor de una chimenea 14 correspondiente.
Las paredes 21 laterales del cilindro están hechas de cerámica tipo panal para asegurar la filtración de los fluidos que pasan a través de sus paredes 21.
Así pues, los fluidos relativamente pesados, en particular líquidos, introducidos a través de la entrada 17, tenderán a seguir una trayectoria que pasa a través de las paredes 21 para alcanzar los orificios 19 como se ilustra con la flecha F. Puede observarse que, en esta figura, las proporciones no necesariamente se respetan, y que se han dibujado las chimeneas relativamente cerca unas de otras, pero en realidad, pueden estar espaciadas unos diez centímetros, mientras que su diámetro de sección es del orden de centímetros y que las paredes 21 pueden estar unidas a las chimeneas, por ejemplo estar a menos de un centímetro de la chimenea correspondiente.
Las impurezas podrán así sedimentarse sobre el elemento de placa 13 o sobre las paredes verticales 21.
Cuando estas paredes 21 están obstruidas con impurezas, los fluidos introducidos a través de la abertura 17 aún pueden circular a través de los orificios 19 pasando a través de las aberturas 22 definidas por encima de las paredes 21 de los dispositivos de filtración.
En la Figura 2, se muestra un dispositivo 20 de filtración ligeramente diferente de los otros dispositivos 20 de filtración, en el sentido de que comprende una cubierta 25 fijada a las paredes laterales y suficientemente distante de estas paredes para definir una abertura alta 22' en unos pocos centímetros.
Cabe señalar que en este ejemplo de realización, los dispositivos 20, 20’ de filtración simplemente se colocan sobre el elemento de placa 13.
En una realización alternativa y no mostrada, se podrían proporcionar elementos de brida que se extiendan desde las paredes 21 para cubrir parcialmente el elemento de placa 13 y que sirvan para la fijación extraíble, por ejemplo mediante tornillos, al elemento de placa 13.
Las chimeneas 14 se extienden perpendicularmente a la placa 13. La placa 13 puede comprender de 10 a 200, preferentemente de 40 a 120 orificios 19 por metro cuadrado.
Cada orificio 19 de la placa 13 está rematado por una chimenea 14 de la misma sección que este orificio 19. Las chimeneas 14 están situadas enteramente por encima de la placa 13. No nos saldríamos del alcance de la invención si estas chimeneas desbordaran hacia abajo de esta placa.
Por ejemplo, las chimeneas son cilíndricas, abiertas o parcialmente cerradas en su extremo superior.
La placa 13 puede ser, por ejemplo, de metal y tener un espesor de unos pocos centímetros.
Las chimeneas pueden fijarse, por ejemplo, a la placa 13 mediante soldadura.
La Figura 3A y la Figura 3B se refieren al dispositivo 20 de filtración mostrado en la Figura 2.
Este dispositivo 20 de filtración tiene un diseño relativamente simple en el sentido de que comprende simplemente un elemento hueco aguas arriba, formado por ejemplo por una pared o paredes de filtro que forman un cilindro de base circular.
En otras realizaciones no mostradas, la base del cilindro puede no ser circular, sino rectangular, elíptica u otra.
En este ejemplo, el elemento hueco aguas arriba no tiene cubierta, pero se podría proporcionar, como se muestra en la Figura 2, una pared de filtro adicional 25 por encima de las paredes del cilindro, que se extiende en un plano normal a la dirección del flujo, para asegurar que el filtrado de fluidos tiene una única trayectoria vertical hasta la chimenea. Ventajosamente, el elemento hueco aguas arriba podría definir aberturas 22' para el paso de fluido cuando todas sus paredes de filtro están obstruidas: por ejemplo, la pared de filtro adicional 25 podría estar ligeramente elevada con respecto a las paredes del cilindro, para definir así aberturas entre el borde superior del cilindro y esta pared de filtro adicional.
Volviendo a la figura 3A, cada pared de filtro 21 comprende una malla cerámica del tipo de panal que tiene orificios 23, aquí de forma triangular y de aproximadamente 1 mm de lado.
Como se explica con referencia a la Figura 2, los fluidos más densos, y en particular los líquidos, pueden circular preferentemente a través de las paredes del filtro 21.
Así pues, cuando los dispositivos 20 de filtración acaban de ser instalados en una cara 50 aguas arriba, opuesta a una cara aguas abajo 70, de una placa de distribución supuestamente limpia, podemos esperar que los fluidos más pesados circulen esencialmente a través de las paredes de filtro 21 y a través de los orificios 15 (trayectoria A en la Figura 3B).
Si los orificios 15 de las chimeneas están obstruidos y las paredes 21 permanecen permeables a los fluidos, se puede utilizar con mayor frecuencia la trayectoria B, así como por supuesto la trayectoria D que pasa a través de las aberturas 22 del dispositivo de filtración y 24 de la chimenea.
Si las paredes 21 están obstruidas y las paredes 14 permanecen permeables a los fluidos, la trayectoria C se puede utilizar con mayor frecuencia, así como, por supuesto, la trayectoria D que pasa a través de las aberturas 22 del dispositivo de filtración y 24 de la chimenea.
Finalmente, cuando las paredes 21 del dispositivo de filtración y las paredes 14 de las chimeneas son impermeables a los fluidos, sólo se puede tomar la trayectoria D.
Las Figuras 4A, 4B, 4C se refieren a una segunda realización en donde el dispositivo de filtración 120 comprende un elemento hueco 130 aguas arriba y un elemento hueco 140 aguas abajo asegurados entre sí o hechos de una sola pieza.
El elemento hueco 130 aguas arriba tiene una forma cilíndrica, por ejemplo de base cuadrada, con una pared lateral filtrante 121, por ejemplo sin cubierta y con un fondo 152 que se extiende entre los bordes inferiores 151 de las paredes 121 y la periferia superior del elemento hueco 140 aguas abajo.
Este fondo 152 puede estar lleno, por ejemplo.
El elemento hueco 140 aguas abajo tiene una forma generalmente cilíndrica, cerca de las orejetas 153, con una base circular que tiene un radio cercano al radio de curvatura de una porción del borde del orificio 19.
Más precisamente, en este ejemplo proporcionamos una placa de distribución con orificios que tienen un borde circular en una gran parte de su periferia y que tienen dos rebajes adicionales no mostrados, teniendo estos rebajes adicionales sustancialmente la forma de las orejetas 153. Así pues, el elemento 140 sólo puede introducirse cuando sus orejetas 153 estén alineadas con estos huecos adicionales; entonces basta con realizar un movimiento de rotación alrededor de un eje vertical y pasando sustancialmente por el centro del orificio, para fijar de forma segura el dispositivo de filtración 120.
Las orejetas 153, o topes, están hechas de cerámica como el resto del dispositivo 120.
En una realización alternativa y no representada, el dispositivo de filtración podría estar desprovisto de medios de bloqueo de tipo orejeta, insertándose entonces simplemente el elemento aguas abajo cilíndrico hueco en un orificio correspondiente de la placa.
Volviendo a las figuras, además de las orejetas 153, el elemento hueco 140 aguas abajo comprende paredes de filtro 141, del mismo tipo que las paredes 121 o no, así como aberturas 142 capaces de dejar pasar las impurezas.
Como se ilustra en la Figura 4B, el fondo 143 del elemento aguas abajo 140 también filtra, es decir, retiene impurezas. Este fondo 143 es también una malla de tipo panal.
Como se ilustra en la Figura 4C, las orejetas 153 están dispuestas a una altura tal que pueden calzarse contra la cara aguas abajo del elemento de placa 13. El dispositivo de filtración 120 queda así retenido gracias a estas orejetas 153 y gracias al fondo 152, que están a cada lado de la placa 13.
Cuando el dispositivo de filtración 120 y la placa 12 de distribución están libres de impurezas, los fluidos más pesados podrán pasar a través de las paredes de filtro 121 del elemento hueco 130 aguas arriba, luego a través de las paredes de filtro 141 o el fondo 143 del elemento hueco aguas abajo. 140. Esto se ilustra en la trayectoria C1.
Por el contrario, cuando las paredes 121, 141 y 143 están saturadas de impurezas, sólo se puede tomar la trayectoria C4, que pasa a través de una abertura 122 de la parte aguas arriba 130 y a través de las aberturas 142 de la parte aguas abajo 140.
La trayectoria C3 constituye una trayectoria utilizable en particular cuando las paredes 121 están saturadas pero las paredes 141, 143 permanecen permeables a los fluidos.
Finalmente, la trayectoria C2 puede tomarse en particular cuando la pared 121 es permeable a los fluidos y las paredes 141, 143 están obstruidas por impurezas.
Cuando los dispositivos 20, 120 de filtración están saturados de impurezas, su eliminación puede ser relativamente fácil de llevar a cabo. En el caso del dispositivo 20 correspondiente al primer modo de realización, basta con agarrar y levantar este dispositivo. El dispositivo 120 descrito con referencia a las Figuras 4A, 4B, 4C se puede retirar realizando un movimiento de rotación seguido de un movimiento de traslación hacia arriba para asegurar el desacoplamiento de la placa de distribución.
Es posible planear hacer que las paredes de filtro verticales 21, 121, 141 de los dispositivos de filtración sean más altas que en las realizaciones mostradas, para extender la vida útil de estos dispositivos.
Según una variante de realización no representada, un dispositivo de filtración puede estar desprovisto de un elemento hueco aguas arriba, y comprender simplemente un elemento hueco aguas abajo y medios de fijación a la placa de distribución, por ejemplo orejetas que se apoyan en la cara aguas arriba cuando el elemento hueco aguas abajo, en forma de cilindro, se introduce en un orificio de la placa de distribución.
En los modos de realización mostrados, el flujo de fluidos introducidos en el reactor se realiza bajo la acción de la gravedad, pero se podría prever, según un modo de realización alternativo y no representado, una dirección de flujo que tenga una componente normal al vector de gravedad. Sería conveniente entonces adaptar las formas de los filtros para tener en cuenta las trayectorias preferentes de las impurezas, en particular de las más pesadas.

Claims (11)

REIVINDICACIONES
1. Dispositivo (20) de filtración de partículas para un reactor (10), definiendo dicho reactor una entrada (17) de fluido, recibiendo un lecho granular (11) y estando equipado con una placa (12) de distribución que comprende un elemento de placa (13) con un una cara (50) aguas arriba orientada hacia dicha entrada de fluido y una cara aguas abajo (70) opuesta a la cara aguas arriba, orientada hacia dicho lecho granular, definiendo dicho elemento de placa orificios (19) para el flujo del fluido al lecho granular, estando la placa de distribución dimensionada y dispuesta dentro del reactor de manera que los fluidos introducidos a través de dicha entrada de fluido se vean obligados a pasar a través de dichos orificios en la placa para alcanzar dicho lecho granular,
comprendiendo el dispositivo de filtración al menos un miembro (21) de filtración permeable al fluido reteniendo al mismo tiempo cualquier partícula arrastrada por el fluido,
en donde el dispositivo de filtración está dispuesto para instalarse en la placa de distribución, de modo que dicho al menos un miembro de filtración esté en una posible trayectoria (F) de flujo de fluido hacia o desde un conjunto correspondiente de al menos un orificio del elemento de placa, y
en donde dicho dispositivo define al menos una abertura dimensionada y dispuesta para permitir que el fluido pase desde/hacia a través del conjunto de al menos un orificio correspondiente a dicho dispositivo de filtración cuando dicho dispositivo de filtración instalado en la placa de distribución tiene su al menos un miembro de filtración bloqueado por partículas.
2. Dispositivo (20; 120) de filtración según la reivindicación 1, en donde dicho dispositivo comprende un elemento hueco (20; 130) aguas arriba que comprende paredes laterales (21; 121) que incorporan al menos una parte de dicho al menos un miembro (21) de filtración, suficientemente distantes entre sí de manera que, cuando este elemento hueco aguas arriba se instala en la cara (50) aguas arriba del elemento de placa (13) de la placa (12) de distribución, los salientes de un borde inferior (51; 151) de estas paredes laterales de la cara aguas arriba del elemento placa rodean los salientes de esta cara aguas arriba de los bordes (61) de al menos un orificio del conjunto correspondiente a este dispositivo de filtración.
3. Dispositivo (120) de filtración según la reivindicación 1 o 2, en donde dicho dispositivo comprende un elemento hueco (140) aguas abajo, que comprende paredes laterales que incorporan al menos una parte (141) de dicho al menos un miembro de filtración, suficientemente próximos entre sí para que este elemento hueco aguas abajo pueda introducirse en la placa de distribución a través de un orificio del conjunto de al menos un orificio correspondiente a este dispositivo de filtración.
4. Dispositivo (120) de filtración según la reivindicación 3, en donde el elemento hueco aguas abajo define al menos un tope (153) que forma un localizador positivo para una fijación del tipo de cuarto de vuelta.
5. Dispositivo (20; 120) de filtración según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en donde el conjunto de al menos un orificio correspondiente a dicho dispositivo de filtración comprende un único orificio (19).
6. Dispositivo (20; 120) de filtración según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en donde dicho dispositivo está fabricado al menos parcialmente a partir de un cerámico extruido.
7. Dispositivo (20; 120) de filtración según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en donde dicho dispositivo está fabricado al menos parcialmente a partir de metal.
8. Dispositivo (20; 120) de filtración según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en donde el conjunto de al menos una abertura está dispuesto de manera que el área de la al menos una sección transversal de abertura correspondiente sea al menos tan grande como el área de la sección transversal o secciones transversales del conjunto de orificio u orificios correspondientes a este dispositivo de filtración.
9. Conjunto que comprende un reactor (10), definiendo dicho reactor una entrada (17) de fluido, recibiendo un lecho granular (11) y estando equipado con una placa (12) de distribución que comprende un elemento de placa (13) entre dicha entrada de fluido y dicho lecho granular, definiendo dicho elemento de placa orificios (19) para el flujo del fluido al lecho granular, estando dimensionada y dispuesta la placa de distribución dentro del reactor de manera que los fluidos introducidos a través de dicha entrada de fluido se vean obligados a pasar a través de dichos orificios en la placa para alcanzar dicho lecho granular, así como el dispositivo de filtración según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, estando instalado dicho dispositivo en la placa de distribución de modo que dicho al menos un miembro de filtración esté en una posible trayectoria (F) de flujo de fluido hacia o de un conjunto correspondiente de al menos un orificio del elemento de placa.
10. Utilización del dispositivo de filtración según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8 en un reactor de lecho o lechos catalíticos fijos alimentados por fluidos, líquidos o gaseosos, capaces de funcionar en contracorriente descendente.
11. Proceso para mantener un reactor, definiendo dicho reactor una entrada de fluido, recibiendo un lecho granular y estando equipado con una placa de distribución que comprende un elemento de placa entre dicha entrada de fluido y dicho lecho granular, definiendo dicho elemento de placa orificios para el flujo del fluido al lecho granular, estando dimensionada y dispuesta la placa de distribución dentro del reactor de manera que los fluidos introducidos a través de dicha entrada de fluido se vean obligados a pasar a través de dichos orificios en la placa para llegar a dicho lecho granular, comprendiendo este método una etapa de instalación (o extracción), en (o desde, respectivamente) la placa de distribución, al menos un dispositivo de filtración que comprende al menos un miembro de filtración permeable a los fluidos y que retiene cualquier impureza, y en donde dicho dispositivo define al menos una abertura dimensionada y dispuesta para permitir el paso del fluido desde/hacia el conjunto de al menos un orificio correspondiente a dicho dispositivo de filtración cuando dicho dispositivo de filtración instalado en la placa de distribución tiene su al menos un miembro de filtración bloqueado por partículas.
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