ES2970495T3 - Dispositivo para sistema fluidizado gas-sólido para mejorar la extracción - Google Patents

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Abstract

Un dispositivo para la mezcla íntima de partículas sólidas y un medio gaseoso dentro de un lecho fluidizado gas-sólido, que comprende una pluralidad de montantes planos corrugados y/o nervados dispuestos en planos de intersección alternos que proporcionan una pluralidad de espacios abiertos entre o adyacentes a los planos de intersección alternos. puntales. El elemento tiene una configuración de red tridimensional y los montantes planos corrugados y/o nervados están formados de metal que tiene picos y valles o nervaduras, de manera que los picos y valles o nervaduras formen un ángulo de menos de 90 grados desde la línea de caída de el montante plano cuando se ensambla en el elemento. Los picos y valles o nervaduras en ángulo forman canales que mejoran el movimiento lateral de las partículas de catalizador hacia los espacios entre los montantes para proporcionar una mezcla y un contacto vapor/sólidos mejorados. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Dispositivo para sistema fluidizado gas-sólido para mejorar la extracción
Referencia cruzada a solicitudes relacionadas
Campo de la invención
La presente descripción se refiere a lechos fluidizados por los que fluyen sólidos y fluidos en una relación a contracorriente. Más particularmente, las realizaciones descritas en la presente memoria están dirigidas a componentes internos y, más específicamente, a elementos de empaque para facilitar el contacto entre los sólidos y los fluidos en el lecho fluidizado.
Descripción de la técnica relacionada
El proceso de craqueo catalítico fluidizado (FCC) es un proceso químico comúnmente utilizado en refinerías de petróleo, cuyo propósito es convertir materiales de hidrocarburos pesados y de alto peso molecular en fracciones de hidrocarburos más ligeros y de menor peso molecular. En este tipo de proceso, se vaporiza una materia prima de hidrocarburo a altas temperaturas y, al mismo tiempo, se pone en contacto con las partículas del catalizador de craqueo que se mantienen en suspensión en el vapor de materia prima y son arrastradas por éste. Después de que las reacciones de craqueo hayan producido el intervalo de peso molecular deseado con una gota correspondiente en puntos de ebullición, los productos obtenidos se separan de las partículas de catalizador. Las partículas se extraen posteriormente para recuperar los hidrocarburos arrastrados, se regeneran quemando el coque formado en ellas y se reciclan poniéndolas de nuevo en contacto con la materia prima que se va a craquear.
En este proceso, la disminución deseada en el punto de ebullición de los hidrocarburos se produce por reacciones catalíticas y térmicas controladas. Estas reacciones tienen lugar casi instantáneamente cuando la materia prima finamente atomizada se pone en contacto con las partículas de catalizador. Sin embargo, en el corto período de tiempo durante el cual las partículas de catalizador están en contacto con la materia prima, las partículas se desactivan rápidamente, esencialmente debido a la adsorción de hidrocarburos y a la deposición de coque y otros contaminantes en los sitios activos del catalizador. Por tanto, es necesario extraer el catalizador desactivado de forma continua, por ejemplo, con vapor, para recuperar los hidrocarburos adsorbidos y arrastrados en los espacios vacíos, y regenerar el catalizador, de forma continua y sin alterar sus propiedades, mediante la combustión controlada del coque en una sección de regeneración de una sola etapa o de múltiples etapas antes de reciclar las partículas de catalizador en la zona de reacción.
La extracción es una de las etapas determinantes en el proceso de craqueo catalítico fluido. De hecho, una extracción insuficiente da como resultado que el efluente del reactor permanezca sobre y entre las partículas de catalizador, de modo que durante la etapa de regeneración se impone una carga de combustión adicional sobre el regenerador, con una producción excesiva de calor más allá del calor necesario para impulsar la reacción catalítica. Como resultado, la combustión de vapores de hidrocarburos arrastrados al regenerador representa una pérdida en el rendimiento final del producto convertido.
En un proceso FCC, la extracción y regeneración de las partículas de catalizador típicamente tiene lugar en lechos fluidizados para promover una mezcla vigorosa y un contacto íntimo de corrientes de fluido y partículas de catalizador dentro de un recipiente. Los lechos fluidizados se generan habitualmente haciendo par la corriente de fluido, típicamente una corriente de vapor, hacia arriba a través de un lecho de pequeñas partículas sólidas a un caudal suficiente para suspender las partículas y provocar una mezcla turbulenta de las partículas sólidas.
En general, después de que los efluentes del reactor se separen de las partículas de catalizador, las partículas se dirigen a una cámara de extracción donde se produce la extracción en una fase fluidizada densa descendente. Se usa un fluido gaseoso inyectado en el fondo de la cámara para fluidizar las partículas de catalizador de coque y desplazar los hidrocarburos arrastrados ubicados en los espacios intersticiales entre las partículas. Resulta preferente usar un material polar, tal como vapor, para este fluido gaseoso, ya que es más fuertemente adsorbido por las partículas de catalizador y, por lo tanto, los hidrocarburos se desplazan más fácilmente. Finalmente, las partículas de catalizador extraídas se transfieren a la zona de regeneración.
Por otra parte, la operación de extracción es difícil. En particular, es difícil controlar el recorrido de las partículas de catalizador y evitar una desfluidización parcial ligada a la canalización (paso directo de grandes burbujas a través del lecho fluidizado) y con retromezcla (flujo descendente de partículas poco fluidizadas o incluso recirculación de tales partículas, especialmente en la región de la pared de la cámara de extracción). Por lo tanto, el intervalo y el tiempo de extracción promedio de las partículas de catalizador desactivado y la calidad de contacto entre los granos y el fluido gaseoso son difíciles de controlar, particularmente en lechos fluidizados de gran volumen. De manera adicional, cuando los caudales del catalizador disminuyen a un nivel mucho más bajo que los caudales diseñados, se requieren mayores relaciones de vapor a catalizador para mantener la fluidización del catalizador en el extractor y efectuar una eficiencia de extracción suficiente. El exceso de vapor aumenta la carga de gas y de líquido en el equipo conectado al extractor. Por ejemplo, el exceso de vapor puede aumentar la cantidad de agua ácida producida por libra de hidrocarburo procesado, así como aumentar los costes operativos para producir y procesar el exceso de vapor.
Con el fin de superar estos problemas, es necesario utilizar dispositivos internos a la cámara de extractor para facilitar una mezcla eficaz y mejorar la dispersión y la homogeneización de las partículas mediante el fluido de extracción. En particular, tras pasar por el dispositivo de extracción, las partículas se redistribuyen en un espacio, lo que asegura un estado de agitación organizada con el fluido y promueve los contactos aleatorios. El fluido y las partículas se dirigen en una pluralidad de direcciones a partir de un único flujo. Por otra parte, el dispositivo evita la retromezcla y la canalización de las partículas y la formación de bolsas sólidas o gaseosas dentro de la cámara de extracción.
El uso de elementos de empaque estructurados como dispositivo interno de extracción hace posible reducir las dimensiones de la zona de contacto entre las partículas sólidas y el fluido. De hecho, debido a que este contacto se mejora claramente, es posible usar cámaras de extracción más pequeñas en comparación con las de la técnica anterior, sin una pérdida en el rendimiento de extracción incluso a flujos de catalizador muy altos a través de la cámara de extracción.
Se han propuesto diferentes elementos de empaque estructurados para mejorar la extracción. Por ejemplo, la Patente de Estados Unidos N.° 6.2240.833 de Rall y col., describe un lecho fluidizado gas-sólido formado dentro de un elemento de contacto que tiene pares de partes planas dispuestas en planos de intersección, en donde cada parte plana está formada por una o más bandas y una o más ranuras abiertas adyacentes a cada banda. Las bandas y las ranuras están dispuestas de manera que una banda en una de las partes planas interseca una ranura en la parte plana asociada. El lecho fluidizado puede estar conformado por partículas de catalizador fluidizadas por una corriente de gas, tal como en un extractor de catalizador y/o regenerador en un sistema FCC. El rendimiento comercial de la Patente de Estados Unidos N.° 6.2240.833 ha mostrado deficiencias tales como una menor eficiencia de extracción por etapas, una mala distribución de gas y vapor y un uso de vapor de extracción superior al esperado para lograr la eficiencia de extracción deseada.
Otro ejemplo es el empaque ondulado descrito en la Patente de Estados Unidos N.° 5.716.585 de Senegas y col., que consiste en láminas onduladas soldadas entre sí para formar múltiples canales ondulados internos para que el catalizador y el vapor entren en contacto entre sí. Se ha mostrado que este tipo de empaque en la Patente de Estados Unidos N.° 6.2240.833 es menos eficiente en la extracción de hidrocarburos del catalizador.
La Patente de Estados Unidos N.° 6.251.499 de Lehman y col., describe una tira ondulada para un empaque ondulado en cruz y la tira comprende en su borde inferior al menos un motivo que sobresale hacia abajo que tiene un contorno. El empaque ondulado es útil en columnas de destilación de aire a bordo de plataformas petrolíferas flotantes o barcazas.
Existe la necesidad de elementos de empaque estructurados mejorados que supere los problemas y las limitaciones de la Patente de Estados Unidos N.° 6.2240.833. Además, existe la necesidad de elementos de empaque estructurados que requieran un número reducido de elementos para lograr niveles de extracción similares, o elementos que puedan aumentar la eficiencia de extracción para el mismo número de elementos que se describen en la Patente de Estados Unidos N.° 6.224.833. Es más, existe la necesidad de elementos de empaque que requieran cantidades reducidas de vapor para lograr una eficiencia de extracción óptima.
Las realizaciones descritas en la presente memoria mejoran la Patente de Estados Unidos N.° 6.224.33 y cualquier tipo de empaque estructurado plano o empaque tal como se describe en la Patente de Estados Unidos N.° 8.936.757 o en la Patente de Estados Unidos N.° 9.238.210 o en la Patente de Estados Unidos N.° 7.179.427 utilizadas para la extracción en aplicaciones gas-sólido. Las realizaciones presentadas en la presente memoria usan la estructura básica de la Patente de Estados Unidos N.° 6.2240.833, por ejemplo, y resuelve los problemas asociados con la misma proporcionando un diseño y un proceso novedosos de elemento de empaque.
La Patente de Estados Unidos N.° 4.744.928 describe un elemento de empaque regular para las columnas de transferencia de masa y de calor directo en contracorriente.
Breve resumen de la invención
La invención, que se define en las reivindicaciones independientes, comprende un lecho fluidizado gas-sólido que comprende un recipiente que tiene una carcasa y una región interna abierta dentro de la carcasa y que tiene al menos un elemento de empaque de ondulación colocado dentro de la región interna abierta. El elemento de empaque de ondulación comprende una pluralidad de puntales planos ondulados o nervados dispuestos en planos de intersección alternantes que proporcionan una pluralidad de ventanas o espacios abiertos entre los puntales planos de intersección alternantes o adyacentes a los mismos que forman una configuración reticular tridimensional. Los puntales planos del elemento de empaque de ondulación pueden incorporar orificios ubicados en puntos estratégicos para ayudar en el flujo de gas y/o de catalizador entre los puntales planos. El lecho fluidizado gas-sólido comprende además partículas sólidas dentro del área de lecho fluidizado y al menos una corriente de gas que fluye a contracorriente hacia las partículas sólidas provocando la fluidización de las partículas sólidas dentro de los elementos de empaque de ondulación y el lecho fluidizado.
Los puntales planos ondulados comprenden picos y valles, en donde los picos y los valles están en ángulo a menos de 90 grados con respecto a la línea de caída del puntal plano ondulado cuando se ensamblan para formar un elemento de empaque de ondulación. Las dimensiones de los picos y valles pueden variar según sea necesario para cualquier<proceso o aparato particular, sin embargo, la altura de los picos generalmente varía de aproximadamente>0,16<cm>(1/16 de una pulgada) a aproximadamente 5,08 cm (2 pulgadas), pero típicamente tiene una altura de aproximadamente 0,64 cm (1/4 de una pulgada). La profundidad de los valles generalmente varía de aproximadamente 0,16 cm (1/16 de una pulgada) a aproximadamente 5,08 cm (2 pulgadas), pero típicamente tiene una profundidad aproximadamente 0,64 cm (1/4 de pulgada). El ancho de los picos y valles no está limitado y generalmente varía de aproximadamente 0,64 cm (1/4 de una pulgada) a aproximadamente 60,96 cm (24 pulgadas), pero típicamente es de aproximadamente 1,91 cm (3/4 de pulgada) y forma canales que canalizan de forma efectiva partículas sólidas en áreas abiertas dentro del elemento de empaque de ondulación.
Los puntales planos nervados comprenden nervaduras en la superficie superior y/o superficie inferior y/o superficie lateral de los puntales planos. Las nervaduras forman canales en ángulo a menos de 90 grados con respecto a la línea de caída del puntal plano nervado cuando se ensamblan para formar un elemento de empaque de ondulación. Las dimensiones de las nervaduras pueden variar según sea necesario para cualquier proceso o aparato particular, y normalmente tienen una altura de aproximadamente 0,16 cm (1/16 de una pulgada) a aproximadamente 5,08 cm (2 pulgadas), pero típicamente tienen una altura de aproximadamente 0,64 cm (1/4 de una pulgada). Además, las nervaduras no tienen forma limitada, lo que puede incluir, por ejemplo, superficies cuadradas, rectangulares, circulares o curvadas que forman canales entre las nervaduras en la superficie de los puntales. La distancia entre las nervaduras puede variar según sea necesario y generalmente se separa en cualquier lugar de aproximadamente 0,64 cm (1/4 de una pulgada) a aproximadamente 60,96 cm (24 pulgadas). Típicamente, las nervaduras están separadas aproximadamente 1,91 cm (3/4 de una pulgada) entre sí, o a distancias que forman eficientemente y efectivamente canales que canalizan partículas sólidas en áreas abiertas dentro del elemento de empaque de ondulación.
Según otra realización, los orificios en los puntales planos ondulados y/o nervados se perforan en ubicaciones estratégicas para ayudar en la mezcla cruzada de sólidos y fluido de extracción. Los orificios tienen al menos aproximadamente un diámetro de 0,64 cm (1/4 de una pulgada) o mayor y pueden ser circulares, oblongos o tener otras formas.
Según otra realización, la altura del elemento de empaque de ondulación puede variar de aproximadamente 2,54 cm (1 pulgada) a aproximadamente 91,44 cm (36 pulgadas) o más y preferentemente de aproximadamente 15,24 cm (6 pulgadas) a aproximadamente 60,96 cm (24 pulgadas).
Según otra realización, los puntales planos están inclinados a menos de 90 grados.
Según otra realización, los canales formados por los puntales planos ondulados y/o nervados no están inclinados en la misma dirección en los puntales.
Según otra realización, los canales formados por los puntales planos ondulados y/o nervados en puntales adyacentes no apuntan en la misma dirección.
Breve descripción de los dibujos
La figura 1 es una vista esquemática de una columna que muestra un lecho fluidizado que contiene una realización del elemento de empaque de ondulación descrito en la presente memoria.
La figura 2 es una vista esquemática de una realización del elemento de empaque de ondulación descrito en la presente memoria.
La figura 3 es una vista superior y lateral esquemática de una realización de las dimensiones y la disposición del elemento de empaque de ondulación de un único puntal plano ondulado.
La figura 4 es una vista esquemática del elemento de empaque de ondulación desde varios ángulos.
La figura 5A es una vista esquemática de una realización del patrón de canales de un elemento de empaque de ondulación en los puntales planos ondulados o nervados.
La figura 5B es una vista esquemática de una realización del patrón de canales de un elemento de empaque de ondulación en los puntales planos ondulados o nervados.
La figura 5C es una vista esquemática de una realización del patrón de canales de un elemento de empaque de ondulación en los puntales planos ondulados o nervados.
La figura 5D es una vista esquemática de una realización del patrón de canales de un elemento de empaque de ondulación en los puntales planos ondulados o nervados.
Descripción detallada de la invención
Las realizaciones de la descripción se describen más detalladamente a continuación con referencia a los dibujos adjuntos, en los que se muestran realizaciones de ejemplo de la descripción. Sin embargo, esta descripción puede realizarse de muchas formas diferentes y no debe interpretarse como limitada a las realizaciones ilustrativas expuestas en la presente memoria, sino que sólo está limitada por las reivindicaciones; estas realizaciones se proporcionan de modo que esta descripción sea minuciosa y completa, y transmita completamente el alcance de las realizaciones a los expertos en la técnica. Los números similares se refieren a elementos similares, pero no necesariamente iguales o idénticos.
La figura 1 presenta una realización del elemento de empaque de ondulación dentro del lecho (5) fluidizado gas-sólido descrito en la presente memoria. El elemento (1) de empaque de ondulación se muestra colocado dentro de un recipiente cilíndrico (2). El recipiente cilíndrico (2) también puede ser, por ejemplo, cuadrado o rectangular y está construido de materiales adecuados para su uso en una unidad de craqueo catalítico fluido (FCC). El recipiente cilíndrico (2) se puede usar para diversos tipos de procesamiento de lecho fluidizado de gases y sólidos, tales como procesos que implican intercambio de calor, transferencia de masa y/o reacción química. Por ejemplo, el recipiente cilíndrico (2) puede usarse para extraer hidrocarburos del catalizador gastado o regenerar el catalizador gastado al quemar coque del catalizador gastado en los procesos FCC. De manera adicional, el recipiente cilíndrico (2) se puede usar para efectuar el intercambio de calor entre los gases y el catalizador caliente en FCC, o como enderezador de flujo para el flujo de catalizador o dispositivo de homogeneización de catalizador para acondicionar el catalizador que entra en un tubo vertical FCC o como dispositivo de desarrastre en lechos fluidizados, así como en otros procesos.
Tal como se presenta en la figura 1, el elemento (1) de empaque de ondulación comprende una pluralidad de puntales (3) planos ondulados y/o nervados (puntales planos nervados no mostrados) que se extienden en un ángulo agudo de menos de 90 grados a través de la totalidad, o una parte de la sección transversal del recipiente cilíndrico (2). La pluralidad de puntales (3) planos ondulados se extienden en planos de intersección alternantes y se unen entre sí por medios convencionales ya sea en un extremo o en una parte intermedia a lo largo de sus longitudes. El ancho y el grosor de los puntales (3) planos ondulados (y/o nervados) no están limitados y determinados a partir de consideraciones mecánicas con valores típicos de, por ejemplo, 7,62 cm (3") y 0,39 cm (5/32"), respectivamente. El tamaño de las ventanas (4), es decir, espacios abiertos o ranuras que se forman entre los puntales (3) planos depende de la altura del elemento de empaque. Las ventanas (4) permiten el flujo de gas y sólidos. De manera adicional, los propios puntales (3) planos corrugados pueden perforarse para permitir que el fluido y el gas fluyan a través de ellos. En esencia, los puntales (3) planos ondulados dispuestos en planos de intersección alternantes proporcionan una configuración reticular tridimensional que tiene espacios abiertos sustancialmente cuadrados o en forma de diamante, es decir, ventanas (4) entre cada uno de los puntales (3) planos ondulados. Como tal, el ángulo formado por los puntales (3) planos ondulados de intersección alternantes es típicamente de 60 o 90 grados, pero pueden tener otros ángulos si se desea.
La figura 2 presenta una realización del elemento (1) de empaque de ondulación, así como los detalles de los puntales (3) planos ondulados que están hechos de metal no plano u ondulado y tienen un aspecto similar a las bandejas de proceso de metal ondulado vendidas con la marca registrada RIPPLE TRAY como se describe en la Patente de Estados Unidos N.° 2.767.667. La figura 3 presenta corrugaciones, es decir, ondas o crestas y ranuras que forman canales y están compuestas por picos (8) y valles (9) que ondulan a través de puntales (3) planos ondulados. Los picos y valles forman canales que están inclinados a menos de 90 grados y, típicamente, a aproximadamente 45 grados con respecto a la línea de caída del puntal (3) plano ondulado cuando se ensamblan en el elemento (1) de empaque de ondulación. Esta disposición es diferente de las láminas onduladas descritas en la Patente de Estados Unidos N.° 5.716.585. Aunque la distancia a través de cada valle y la profundidad y la altura de cada valle (9) y el pico (8) no están limitadas, los ángulos y profundidades reales de los picos y valles que forman los canales están optimizados para mejorar la eficiencia de extracción. Según la realización y como se presenta en la figura 3, el ángulo de los picos (8) y los valles (9) que forman los canales es aproximadamente de 45 grados desde la línea de caída del puntal (3) plano ondulado y la distancia a través de cada valle (9) es típicamente de aproximadamente 1,91 cm (3/4 de una pulgada), pero podría variar de aproximadamente 0,64 (1/4 de una pulgada) a aproximadamente 60,96 (24 pulgadas), y los picos y valles tienen típicamente una altura/profundidad de aproximadamente 0,64 (1/4 de una pulgada), pero podrían variar de aproximadamente 0,16 cm (1/16 de pulgada) y aproximadamente 5,08 cm (2 pulgadas), respectivamente.
Como tal, el metal ondulado de los puntales (3) planos ondulados y las nervaduras de los puntales planos nervados (no mostrados) promueven el mezclado radial y eso aumenta el contacto de partículas sólidas con el medio gaseoso fluidizante. Por el contrario, los puntales de superficie plana, es decir, los puntales que no están ondulados o acanalados como se describe en la presente memoria, promueven la segregación de las partículas de catalizador del gas y las partículas se mueven hacia abajo de la superficie plana superior del puntal y se alejan de las ventanas (4) de espacio abierto, donde el catalizador se mezclaría con el gas fluidizante (7). Específicamente, debido a que las olas, es decir, picos y valles que forman los canales de los puntales (3) planos ondulados y las nervaduras que forman canales en los puntales planos están en ángulo para mejorar el movimiento lateral de las partículas de catalizador en las ventanas (4) de espacio abierto ,hay una mejor mezcla y contacto de partículas sólidas y vapor. En consecuencia, el movimiento multidireccional de las partículas de catalizador sobre los puntales planos ondulados y/o nervados da como resultado un mejor contacto entre el catalizador y el gas fluidizado (7) dentro del elemento (1) de empaque de ondulación, a diferencia de la estratificación del catalizador en el empaque del elemento de empaque del estado de la técnica. Por lo tanto, el elemento (1) de empaque de ondulación proporciona una mayor eficiencia de extracción para una cantidad dada de vapor de extracción y de etapas de extracción.
El elemento (1) de empaque de ondulación proporciona un mayor número de etapas de extracción para un solo elemento debido al reflujo interno dentro del elemento (1) de empaque de ondulación. Por lo tanto, el elemento (1) de empaque de ondulación proporciona un número reducido de elementos de empaque requeridos para lograr niveles de extracción similares en comparación con los elementos de empaque de la técnica anterior, o el elemento (1) de empaque de ondulación proporciona una mayor eficiencia de extracción para el mismo número de elementos, o alternativamente el elemento (1) de empaque de ondulación proporciona vapor reducido requerido para lograr una eficiencia de extracción óptima.
El elemento (1) de empaque de ondulación puede fabricarse utilizando materiales y tecnología ya bien establecidos, tales como los utilizados para producir la marca comercial RIPPLE TRAY y la marca registrada KFBE de empaque estructurado y/u otros elementos de empaque de extractor.
En una forma no limitativa, las figuras 5A, 5B, 5C y 5D representan algunos de los muchos patrones formados por las nervaduras en ángulo y las ondas de los puntales planos, respectivamente.
Una pluralidad de puntales (3) planos ondulados y/o nervados se unen entre sí en una forma alineada, interconectada y e intersecada para formar un elemento (1) de empaque de ondulación. La figura 4 presenta vistas del elemento (1) de empaque de ondulación desde diferentes ángulos. Se puede colocar un número de elementos (1) de empaque de ondulación de extremo con extremo en una relación de separación o de contacto dentro del recipiente cilíndrico (2). Los elementos (1) de empaque adyacentes pueden colocarse en alineación o pueden girarse en un ángulo, tal como 45 grados, 90 grados u otro ángulo deseado, entre sí. El ángulo formado por el plano del puntal (3) plano ondulado y un eje longitudinal del recipiente cilíndrico (2) varía dependiendo del ángulo de intersección seleccionado para los puntales planos ondulados. Por ejemplo, cuando se usa un ángulo de intersección de 90 grados, los puntales (3) planos corrugados se extienden en ángulos de 45 y 135 grados con respecto al eje del recipiente. Cuando se selecciona un ángulo de intersección de 60 grados, los puntales (3) planos ondulados se extienden a 60 y 120 grados al eje de la columna.
El elemento (1) de empaque de ondulación puede estar dimensionado para llenar completamente la sección transversal del recipiente cilíndrico (2) o una serie de elementos (1) de empaque de ondulación más pequeños pueden estar situados uno al lado del otro o uno encima del otro para llenar la sección transversal del recipiente, o una parte de la sección transversal del recipiente, por ejemplo, elementos (1) de empaque de ondulación pueden estar separados alrededor del perímetro de la sección transversal del recipiente, dejando abierto el centro de la sección transversal. Cuando se colocan uno al lado del otro, los elementos (1) de empaque de ondulación pueden estar orientados en direcciones iguales o diferentes y pueden colocarse dentro de una pluralidad de filas desplazadas entre sí.
Según una realización, se forma un lecho (5) fluidizado gas-sólido en la parte del recipiente cilíndrico (2) en el que se colocan el elemento (1) de empaque de ondulación, o una pluralidad de elementos (1) de empaque de ondulación. En la figura 1, un lecho (5) fluidizado de gas-sólido se forma por sólidos en partículas, representados por las flechas (6), y un fluido gaseoso que fluye hacia arriba, representado por las flechas (7). Los sólidos (6) tienen forma de partícula, tamaño y composición preseleccionados y el gas (7) tiene una composición y velocidad preseleccionadas. Preferentemente, los sólidos (6) se añadirán a la parte superior y se retirarán del fondo del lecho (5) fluidizado gassólido de manera continua, por lo que los sólidos (6) y el gas (7) se desplazan en contracorriente a través del lecho fluidizado. Alternativamente, los sólidos (6) permanecen en el lecho fluidizado (5) hasta que se ha completado el procesamiento y luego se drenan del lecho fluidizado.
El gas (7), después de desplazarse hacia arriba a través del lecho fluidizado (5), entra en una fase diluida por encima del lecho (5) fluidizado gas-sólido y puede pasar a través de un separador tal como un ciclón (no mostrado) para eliminar cualquier partícula sólida arrastrada antes de transportarse a un destino final o intermedio. Los sólidos (6), después de la retirada del lecho fluidizado (5), también se pueden transportar a un destino final o intermedio.
El elemento (1) de empaque de ondulación puede colocarse en la ubicación vertical deseada dentro del lecho fluidizado (5). En algunas aplicaciones, puede ser deseable colocar el elemento (1) de empaque de ondulación, o una pluralidad de elementos (1) de empaque de ondulación, cerca de los límites superior e inferior del lecho fluidizado (5), mientras que en otras aplicaciones puede ser deseable colocar los elementos (1) una distancia preseleccionada de los límites. En otras aplicaciones adicionales, los elementos (1) pueden extenderse por encima o incluso por debajo del lecho fluidizado (5).
El tipo de procesamiento que se produce dentro del lecho fluidizado (5) puede incluir transferencia de calor, transferencia de masa, combustión y/o reacción química. Por ejemplo, el lecho fluidizado (5) se puede usar para extraer hidrocarburos del catalizador gastado o quemar depósitos de coque en el catalizador gastado en los sistemas FCC. Por ejemplo, un sistema FCC (no mostrado) que emplea el elemento (1) de empaque de ondulación, en el que se extraen hidrocarburos volátiles de partículas de catalizador sólido que se han gastado en una cámara de extractor antes de que las partículas de catalizador se transporten a un regenerador donde se queman los depósitos de coque para regenerar las partículas de catalizador. La cámara de sección del reactor tiene un elevador que alimenta partículas de catalizador y un efluente del reactor en una región abierta de la cámara del reactor, donde las partículas de catalizador se separan del efluente del reactor. A continuación, las partículas de catalizador fluyen hacia abajo por efecto de la gravedad hacia los elementos (1) de empaque de ondulación y a través de los mismos. El vapor u otro gas de extracción se alimenta a través de la línea de flujo a la cámara de extractor en una ubicación por debajo del elemento (1) de empaque de ondulación y fluye hacia arriba para provocar la fluidización de las partículas de catalizador dentro de los elementos (1) de ondulación y la consiguiente extracción de los hidrocarburos volátiles asociados con las partículas de catalizador. Debido a que las partículas de catalizador están bien fluidificadas con la corriente de gas, se puede lograr un mayor grado de eficacia de procesamiento en comparación con los procesos de extracción convencionales.
La corriente de gas superior que contiene los hidrocarburos volátiles extraídos se puede dirigir desde el extractor hasta el reactor FCC (no mostrado) o a otra ubicación deseada a través de la línea de flujo. Las partículas de catalizador extraídas se transfieren por otra línea de flujo desde el extractor hasta el regenerador donde el coque en y dentro del catalizador se quema para restablecer eficazmente la actividad de las partículas de catalizador. Las partículas de catalizador pueden devolverse al reactor FCC (no mostrado). El gas de combustión de tope del regenerador se dirige a un depurador (no mostrado) o se procesa de otro modo. Los separadores ciclónicos (no mostrados) se utilizan tanto en el regenerador como en el reactor FCC para eliminar las partículas de catalizador arrastradas de las corrientes de gas de tope.
Los resultados descritos anteriormente reflejan las ventajas del dispositivo de extracción según las realizaciones descritas en la presente memoria. En particular, el contacto mejorado entre el fluido gaseoso y las partículas de catalizador dentro del elemento (1) de empaque de ondulación da como resultado un arrastre de hidrocarburos reducido al regenerador y disminuye la carga de combustión necesario en el regenerador y la cantidad de hidrocarburos volátiles, que al entrar en el regenerador se queman preferiblemente en el espacio diluido, lo que resulta en altas temperaturas que podrían afectar negativamente a la integridad mecánica de los componentes del regenerador.

Claims (17)

  1. REIVINDICACIONES
    i. Un lecho (5) fluidizado gas-sólido, que comprende:
    un recipiente (2) que tiene una carcasa y una región interna abierta dentro de la carcasa;
    al menos un elemento (1) de empaque de ondulación colocado dentro de la región interna abierta y que comprende una pluralidad de puntales (3) planos ondulados y/o nervados dispuestos en planos de intersección alternantes que proporcionan una pluralidad de espacios abiertos (4) entre los puntales (3) planos de intersección alternantes o adyacentes a los mismos, teniendo el elemento (1) de empaque de ondulación una configuración reticular tridimensional, en donde los puntales (3) planos ondulados y/o nervados comprenden picos (8) y valles (9), en donde los picos (8) y valles (9) están en ángulo a menos de 90 grados con respecto a una línea de caída de dicho puntal (3) plano cuando se ensamblan en el elemento (1) de empaque de ondulación dentro de la carcasa, partículas sólidas dentro del elemento de empaque de ondulación; y
    al menos una corriente de gas que fluye en contracorriente a las partículas sólidas a través del elemento de empaque de ondulación y que provoca la fluidización de las partículas sólidas dentro del elemento de empaque de ondulación para formar el lecho fluidizado gas-sólido.
  2. 2. El lecho (5) fluidizado gas-sólido de la reivindicación 1, en donde los puntales planos ondulados comprenden picos (8) y valles (9) dispuestos longitudinalmente o lateralmente o una combinación de ambos.
  3. 3. El lecho (5) fluidizado gas-sólido de la reivindicación 1, en donde el elemento (1) de empaque de ondulación comprende puntales planos ondulados.
  4. 4. El lecho (5) fluidizado gas-sólido de la reivindicación 1, en donde el elemento (1) de empaque de ondulación comprende puntales (3) planos nervados , estando las nervaduras de los puntales (3) planos nervados preferiblemente en ángulo a menos de 90 grados con respecto a la línea de caída del puntal (3)plano cuando se ensamblan en el elemento(1) de empaque de ondulación.
  5. 5. El lecho (5) fluidizado gas-sólido de la reivindicación 1, en donde los puntales (3) planos ondulados y/o nervados tienen uno o más orificios.
  6. 6. El lecho (5) fluidizado gas-sólido de la reivindicación 1, en donde la altura del elemento (1) de empaque de ondulación es de aproximadamente 2,54 cm (1 pulgada) a aproximadamente 91,44 cm (36 pulgadas) y, por ejemplo, de aproximadamente 15,24 cm (6 pulgadas) a aproximadamente 60,96 cm (24 pulgadas).
  7. 7. El lecho fluidizado gas-sólido de la reivindicación 2, en donde los picos (8) tienen una altura de aproximadamente 0,16 cm (1/16 de una pulgada) a aproximadamente 5,08 (2 pulgadas) y los valles (9) tienen una profundidad de aproximadamente 0,16 cm (1/16 de una pulgada) a aproximadamente 5,08 (2 pulgadas), y la anchura de los picos (8) y valles (9) es de aproximadamente 0,64 cm (1/4 de una pulgada) a aproximadamente 60,96 cm (24 pulgadas).
  8. 8. El lecho (5) fluidizado gas-sólido de la reivindicación 1, en donde las nervaduras del puntal (3) plano nervado tienen una altura de aproximadamente 0,16 cm (1/16 de una pulgada) a aproximadamente 5,08 cm (2 pulgadas) y la distancia entre las nervaduras es de aproximadamente 0,64 cm (1/4 de una pulgada) a aproximadamente 60,96 cm (24 pulgadas).
  9. 9. El lecho (5) fluidizado gas-sólido de la reivindicación 2, en donde los picos (8) y los valles (9) están en ángulo a aproximadamente 45 grados con respecto a la línea de caída del puntal (3) plano cuando se ensamblan en el elemento (1) de empaque de ondulación o en donde los picos (8) y los valles (9) están en ángulo en la misma dirección o en una dirección diferente en los puntales (3) planos.
  10. 10. El lecho (5) fluidizado gas-sólido de la reivindicación 2, en donde los picos (8) y los valles (9) de cada puntal plano están presentes en la misma dirección o en la dirección opuesta con respecto a los picos (8) y a los valles (9) en el puntal o puntales (3) adyacentes.
  11. 11. El lecho (5) fluidizado gas-sólido de la reivindicación 4, en donde las nervaduras de cada puntal (3) plano están presentes en la misma dirección o en la dirección opuesta con respecto a las nervaduras en el puntal o puntales (3) adyacentes.
  12. 12. El lecho (5) fluidizado gas-sólido de la reivindicación 1, que incluye conductos de flujo de corriente de gas en comunicación con el recipiente (2) para dirigir la corriente de gas (7) a la región interna abierta y a través del elemento(1) de empaque de ondulación y para retirar la corriente de gas (7) del recipiente (2) después de que la corriente de gas (7) haya fluido a través del elemento (1) de empaque de ondulación.
  13. 13. El lecho (5) fluidizado gas-sólido de la reivindicación 12, que incluye conductos de flujo de partículas sólidas en comunicación con el recipiente (2) para dirigir las partículas sólidas (6) al elemento(1) de empaque de ondulación y retirar las partículas sólidas (6) del recipiente (2) después de que hayan pasado a través del elemento (1) de empaque de ondulación, estando dichos conductos de flujo de gas y conductos de flujo de partículas sólidas dispuestos preferentemente para proporcionar un flujo en contracorriente de las partículas sólidas (6) y de la corriente de gas (7) o comprendiendo dichas partículas sólidas (6) preferentemente partículas de catalizador.
  14. 14. Un proceso para fluidizar partículas sólidas (6) dentro de un recipiente (1) que tiene una carcasa y al menos un elemento (1) de empaque de ondulación colocado dentro de una región interna abierta dentro de la carcasa, comprendiendo el elemento (1) de empaque de ondulación una pluralidad de puntales (3) planos ondulados y/o nervados dispuestos en planos de intersección alternantes que proporcionan una pluralidad de espacios abiertos (4)entre los puntales (3) planos ondulados de intersección alternantes o adyacentes a los mismos y el elemento (1) de empaque de ondulación que tienen una configuración reticular tridimensional, en donde los puntales (3) planos ondulados y/o nervados comprenden picos (8) y valles (9), en donde los picos (8) y los valles (9) están en ángulo a menos de 90 grados con respecto a una línea de caída de dicho puntal (3) plano cuando se ensamblan en el elemento (1) de empaque de ondulación dentro de la carcasa, comprendiendo dicho proceso las etapas de: proporcionar una cantidad de partículas sólidas (6) dentro del elemento (1) de empaque de ondulación; y producir la fluidización de las partículas sólidas (6) dentro del elemento (1) de empaque de ondulación haciendo fluir al menos una corriente de gas (7) a través del elemento (1).
  15. 15. El proceso de la reivindicación 14, que comprende además la etapa de dirigir las partículas sólidas (6) a través del elemento (1) de empaque de ondulación en una dirección en contracorriente de una dirección de flujo de la corriente de gas (7), comprendiendo el proceso preferiblemente además la etapa de proporcionar cantidades adicionales de partículas sólidas (6) dentro del elemento (1) de empaque de ondulación mientras se elimina al menos algunas de las partículas sólidas fluidizadas del elemento (1) de empaque de ondulación mientras que la corriente de gas fluye a través del elemento (1) de empaque de ondulación.
  16. 16. El proceso de la reivindicación 14, que comprende además la etapa de retener la cantidad de partículas sólidas dentro del elemento (1) de empaque de ondulación mientras que la corriente de gas (7) fluye a través del elemento (1) de empaque de ondulación.
  17. 17. El proceso de la reivindicación 14, en donde :
    -las partículas sólidas (6) son partículas de catalizador asociadas con hidrocarburos volátiles, y en donde durante la etapa de hacer fluir la corriente de gas (7) a través del elemento (1) de empaque de ondulación al menos algunos de los hidrocarburos volátiles se extraen de las partículas de catalizador por la corriente de gas (7) durante dicha fluidización, comprendiendo preferiblemente la corriente de gas (7) vapor de agua, o
    -las partículas sólidas (6) son partículas de catalizador que contienen depósitos de coque, y que comprenden además la etapa de quemar los depósitos de coque para producir la regeneración de las partículas de catalizador durante dicha etapa de hacer fluir dicha corriente de gas a través del dispositivo de contacto.
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