ITMI991236A1

ITMI991236A1 - Articoli per formare una vasta superficie di scambio fra fluidi utilizzabili come corpi di riempimento supporto per catalizzatori elementi a

Info

Publication number: ITMI991236A1
Application number: IT1999MI001236A
Authority: IT
Inventors: Giacinto Petrillo; Giovanni Luca Petrillo; Mattia Riccardo Giaci Petrillo
Original assignee: Giacinto Petrillo; Giovanni Luca Petrillo; Mattia Riccardo Giaci Petrillo
Priority date: 1999-06-02
Filing date: 1999-06-02
Publication date: 2000-12-02
Also published as: EP1057528A1; ITMI991236A0

Description

Descrizione del brevetto avente per titolo:

“ARTICOLI PER FORMARE UNA VASTA SUPERFICIE DI SCAMBIO FRA FLUIDI UTILIZZABILI COME CORPI DI RIEMPIMENTO, SUPPORTO PER CATALIZZATORI, ELEMENTI ACCELERATORI DI FLUIDI, E IMPIANTI FORMATI CON DETTI ARTICOLI"

DESCRIZIONE

L’invenzione si riferisce al campo delle operazioni di scambio fra fluidi, come ad esempio fra liquidi e gas, fra liquidi e liquidi, fra liquidi o gas e correnti di solidi fluidificate. Si citano come ad esempi assorbimenti/desorbimenti liquido/gas, stripping di sostanze contenute in un liquido attraverso un’opportuna corrente gassosa, distillazione di elementi, miscelazione di liquidi fra loro, di liquidi con gas o con particelle solide, miscelazioni di correnti solide a differente granulometria e peso.

Lo stato della tecnica comprende vari tipi di elementi per tali funzioni, ad esempio un elemento componente o di riempimento come descritto nel brevetto italiano n. 1.240.642. Tale brevetto precedente descrive un corpo di riempimento che presenta una parete cilindrica esterna dotata di ampie sfinestrature e una parete interna in forma elicoidale. Sebbene tale dispositivo abbia dato ottimi risultati, tuttavia, nell’intento di perfezionare ulteriormente tali articoli, si è pervenuti ad un articolo oggetto della presente domanda come definito nella rivendicazione 1 allegata. Forma anche oggetto dell’invenzione un impianto come detto nella rivendicazione 11.

Ulteriori caratteristiche e varianti di detti articoli sono detti nelle rivendicazioni dipendenti.

I nuovi articoli conseguono un migliore scambio fra flussi di liquidi e/o aeriformi e/o solidi fluidificati rispetto a qualsiasi articolo precedente. Inoltre presentano una grande versatilità di assemblaggio e di impiego.

Gli articoli secondo l’invenzione saranno descritti in seguito con riferimento alle figure allegate, nelle quali:

la Fig. 1 è una vista prospettica di un primo articolo, con una parte rotta per mostrare le parti sottostanti;

la Fig. 2 è una vista in pianta dell’articolo della Fig. 1;

la Fig. 3 è una vista laterale dell’articolo della Fig. 1;

la Fig. 4 è una sezione secondo il piano 4-4 in Fig. 1;

la Fig. 5 illustra rigature preferite per l’elica interna dell’articolo della Fig. 1;

la Fig. 6 illustra un tipo di rigatura preferito per le pareti interne cilindriche dell’articolo della Fig. 1;

la Fig. 7 illustra una colonna di articoli secondo la Fig. 1 assemblati fra loro; la Fig. 7a illustra più articoli assemblati a colonna con flange;

la Fig. 8 illustra in vista in pianta una disposizione preferita di più colonne secondo la Fig. 7;

la Fig. 9, la 10 e la 11 illustrano rispettivamente in vista in alzato, una sezione secondo il piano 10-10 di Fig. 9, una sezione secondo il piano 11-11 di Fig. 9, un impianto particolare realizzato con dispositivi secondo la Fig. 1;

la Fig. 12 illustra, in vista in pianta simile a Fig. 2, una variante del dispositivo;

la Fig. 13 illustra un’altra variante del dispositivo, in vista in pianta;

la Fig. 14 illustra in vista prospettica una ulteriore variante del dispositivo, dotata di ulteriori imboccature di raccordo, laterali;

la Fig. 15 illustra in vista prospettica un’altra variante dell’articolo, dotata di quattro imboccature laterali con assi allineati a due a due e ortogonali fra loro; la Fig. 16 è una vista in pianta dell’articolo della Fig. 15;

la Fig. 17 e la Fig. 18 illustrano rispettivamente, in alzato e in pianta, un impianto realizzabile con gli articoli della Fig. 15;

la Fig. 19 è una vista prospettica di un’ulteriore variante dell’articolo, dotata di sei imboccature laterali con gli assi equidistanti angolarmente e disposti in un piano ortogonale all’asse longitudinale del corpo e dotata di due elementi a elica interni;

la Fig. 20 è una vista in pianta esplosa dei due articoli come illustrati nella Fig. 19 e di manicotti di collegamento e tappi per essi;

la Fig. 21 è una vista prospettica di un articolo simile a quello della Fig. 19 ma dotato di tre elementi ad elica interni, anziché due, equidistanti angolarmente;

la Fig. 22 è una vista in pianta dell’articolo della Fig. 21; e

le Figg. 23 e 24 sono rispettivamente una vista in pianta e una vista in alzato laterale di un impianto realizzato con gli articoli della Fig. 19 e/o quelli della Fig. 21.

Un primo articolo secondo l’invenzione sarà spiegato in seguito con riferimento alle Figg. da 1 a 6. L’articolo comprende una parete esterna 12, sostanzialmente cilindrica o leggermente rastremata, chiusa. In corrispondenza delle basi, aperte, la parete esterna è formata con imboccature e mezzi di raccordo ad altri articoli simili. Generalmente è previsto un raccordo a bicchiere, che prevede una parte allargata 13 ad un’estremità, dotata ad esempio di risalti 14, e una parte opposta di minor diametro, 15, dotata di fessure 16. Il tipo di imboccatura o raccordo non è comunque limitativo della presente invenzione, ma si intende che essa comprenda articoli collegabili in altre forme.

La superficie esterna della parete cilindrica 12 può essere dotata di venature di rinforzo incrociate 18, particolarmente per carichi pesanti.

La parete cilindrica 12 definisce internamente una camera 17 che presenta pareti di deviazione del flusso di fluido, in qualsivoglia forma, indicate con 20.

Sebbene le pareti 20 possano avere qualsivoglia forma, tuttavia una forma preferita comprende uno o più segmenti a elica 20a, 20b. I segmenti 20a e 20b presentano una simmetria rispetto all’asse aio del corpo e ciascuno di essi ha preferibilmente un passo pari al diametro interno deH’articolo.

L’articolo può essere realizzato in materia plastica oppure in metallo o in ceramica.

Secondo l’invenzione, la superficie interna della parete cilindrica e/o le superfici della parete interna ad elica preferibilmente possono presentare rigature o corrugazioni per favorire l’aderenza di un liquido o fluido a contatto con esse. Una rigatura preferita per le pareti a elica 20 è illustrata in Fig. 5 e comprende righe longitudinali 21, e righe trasversali 22.

La superficie interna della parete cilindrica può essere corrugata o resa non liscia in qualsivoglia modo noto, preferibilmente può presentare una serie di righe verticali e orizzontali intersecantisi, come illustrato in Fig. 6.

Le pareti interne a elica, 20, presentano una simmetria pari attorno all’asse verticale longitudinale del dispositivo, come si illustra in Fig. 12, in cui il dispositivo 10’ presenta quattro rami d’elica 20 sfalsati fra loro di 90°; oppure come in Fig. 13, in cui il dispositivo 10” presenta tre rami d’elica 20 sfalsati fra loro di 120°.

Gli articoli dell’invenzione possono essere utilizzati in vario modo, ad esempio come corpi di riempimento per impianti per operazioni in continuo di scambio materiale (Mass Transfer Operation Systems - M.T.O.S.) in apparecchiature continue per applicazioni quali;

• Assorbimenti/Desorbimenti Liquido-Gas

• Stripping di sostanze contenute nella fase liquida attraverso l’utilizzo di un’opportuna corrente gassosa

• Distillazione anche multicomponente degli elementi più leggeri contenuti nella miscela . di partenza anche usando un opportuno solvente (Distillazione con Solvente)

• Miscelazioni di Fluidi ed in particolare miscelazioni liquido-liquido e miscelazioni liquido-gas

• Miscelazioni di particelle solide in una corrente fluida

• Miscelazioni di correnti solide a differente granulometria e peso

• Evaporatori a film

dove tali applicazioni riguardano applicazioni industriali che vanno dalla Petrolchimica alla Chimica Industriale, dall’Industria Farmaceutica e Chimico-Farmaceutica (dissoluzione di Ossigeno in Fermentatori, reazioni in presenza di ossigeno o altre sostanze) alle applicazioni Biotecnologiche (biopercolatori e bioreattori), in presenza anche di miscele bifasiche multicomponenti.

Possono inoltre essere utilizzati come supporto per catalizzatori applicati in reazioni di sintesi chimica o come elementi acceleratori dei fluidi.

Nella Fig. 7 è illustrato un esempio di impianto a torre, T, realizzato con più articoli 10 secondo l’invenzione, disposti a pila uno sopra l’altro e bloccati fra loro mediante le estremità a bicchiere di uno impegnate su quelle dell’altro. La Fig. 7a illustra una variante di torre, T’, con flange d’estremità F.

Più torri, come quella illustrate in Fig. 7, possono essere rese collaboranti con una disposizione in pianta qualsivoglia, ad esempio come illustrata in Fig. 8, in cui quattro torri T sono mostrate disposte in una forma a due triangoli equilateri collegate assieme mediante piastre (non illustrate).

Nelle Fig. 9, 10, 11 è illustrato un esempio di impianto in cui più torri T sono disposte fra loro sfalsate, in vista in pianta, e unite a intervalli mediante piastre Pj, P2, P3, P4, P5, P3⁄4 che uniscono fra loro un certo numero di torri lasciando libere le altre. Le piastre sono disposte a diverse altezze e in posizioni sfalsate.

La Fig. 14 mostra una variante del dispositivo o articolo, indicata con 100. Il dispositivo 100 comprende una parete cilindrica chiusa, 112, formante due imboccature di base e due imboccature laterali, definite da pareti cilindriche secondarie 121, 122 con asse b ortogonale all’asse ajQ0 della parete cilindrica principale. La camera 117 definita internamente dalla parete 112 può presentare pareti di deviazione 20 qualsivoglia, analogamente al dispositivo 10. Le pareti ausiliarie 121, 122 possono essere formate a raccordo, ad esempio a bicchiere. Possono essere previsti tappi 123, 124 per chiudere le imboccature laterali.

Il dispositivo 200 in Fig. 15 presenta, oltre la parete laterale cilindrica 212 e alle pareti interne 220 qualsivoglia, quattro imboccature laterali cilindriche, rispettivamente 221, 222, 223, 224, disposte allineate a due a due e ciascuna con l’asse b, rispettivamente c, ortogonale agli assi di altre due imboccature. I dispositivi 100 e 200 hanno preferibilmente le pareti interne rese ruvide nel modo descritto per il dispositivo 10.

Con dispositivi come illustrati nelle Figg. 15 e 16 si possono assemblare impianti come quello illustrato nelle Figg. 17 e 18. In esso più colonne di dispositivi sovrapposte sono collegate fra loro secondo due direttive ortogonali fra loro per occupare uno spazio prefissato, ad esempio delimitato da un cilindro o simile.

La forma di realizzazione dell’articolo illustrato nelle Figg. 19 e 20 è indicata con il riferimento 300 e comprende un corpo 312 che presenta imboccature assiali e sei imboccature laterali 321, 322, 323, 324, 325, 326 disposte regolarmente attorno all’asse longitudinale a300. Vale a dire, le imboccature hanno gli assi coincidenti a due a due e gli assi di esse sono indicati con b, c, d e sono disposti complanari, ad angoli di 60° fra loro circa. Internamente l’articolo 300 presenta due elementi d’elica a 180° fra loro, indicati con 320, o con più precisione con 320a e 320b.

Gli elementi 300 possono essere assemblati fra loro mediante manicotti di giunzione 350, di cui uno è visibile in Fig. 20. Un manicotto di giunzione 350 presenta mezzi di ritegno, come una nervatura esterna 352 adatta ad

con mezzi di ritegno collaboranti sulle imboccature laterali dell’articolo 300, quali ad esempio una scanalatura 354. Possono essere previsti tappi 360 per chiudere una o più imboccature 321-326, se si desidera.

Il riferimento 400 nelle Figg. 21 e 22 indica un’ulteriore variante deU’articolo, che in modo simile alla variante 300 delle figure precedenti presenta le due imboccature principali e sei imboccature laterali 421, 422, 423, 424, 425, 426. La differenza è che nell’articolo 300, l’articolo 400 presenta internamente un’elica in tre sezioni 420 distanziate angolarmente come meglio si vede nella vista in pianta della Fig. 22.

Sia l’articolo 300 che 400 possono essere assemblati in un impianto come si vede nelle Figg. 23 e 24, in cui gli assi di più articoli sono disposti secondo i vertici di esagoni in vista in pianta e gli articoli sono collegati fra loro tramite le imboccature laterali.

I dispositivi dell’invenzione possono essere realizzati in uno o più dei seguenti materiali: materia plastica, metallo, ceramica.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Articolo per impianti che operano su un flusso di fluido, comprendente una parete esterna (12; 112; 212) con imboccature di accoppiamento (13, 15) alle estremità, e pareti interne (20; 20a, 20b; 120; 220) che definiscono passaggi per il fluido, caratterizzato dal fatto che detta parete esterna è sostanzialmente piena, impermeabile al flusso di fluido, salvo che per ulteriori imboccature eventuali (121, 122; 221, 222) di raccordo ad altri articoli simili, e dal fatto che almeno alcune delle superfici delle pareti, a contatto con il fluido, sono corrugate o ondulate.
2. Articolo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto detta parete esterna è cilindrica e presenta nervature incrociate (18) sulla superficie esterna.
3. Articolo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che le superfici interne della parete esterna hanno un’ondulazione a rigature incrociate.
4. Articolo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che le pareti interne di deviazione del flusso (20; 20a, 20b; 120; 220) hanno una forma ad elementi elicoidali.
5. Articolo secondo la rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto che detti elementi ad elica (20; 20a, 20b; 120; 220) hanno una simmetria attorno ad un asse longitudinale delFarticolo e sono in numero di due, oppure tre, oppure quattro, equidistanti angolarmente attorno a detto asse.
6. Articolo secondo la rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto che la superficie di detti elementi elicoidali è formata con righe longitudinali (21) righe trasversali (22).
7. Articolo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che comprende inoltre ulteriori imbocchi (121, 122) disposti coassiali secondo un asse (b) ortogonale all’asse (a) di detti primi imbocchi.
S. Articolo secondo la rivendicazione 7, caratterizzato dal fatto che comprende un’ulteriore coppia di imbocchi con asse (c) ortogonale rispetto agli assi (a, b) di detti imbocchi detti sopra.
9. Articolo secondo la rivendicazione 1, comprendente inoltre ulteriori imbocchi disposti con gli assi trasversali all’asse degli imbocchi principali, gli assi di detti ulteriori imbocchi essendo equidistanti angolarmente attorno a detto asse.
10. Articolo secondo la rivendicazione 9, caratterizzato dal fatto che presenta internamente pareti interne di deviazione del flusso in forma di elementi elicoidali aventi una simmetria intorno un asse longitudinale dell’articolo.
11. Impianto comprendente più articoli secondo la rivendicazione 1, disposti impilati fra loro.
12. Impianto secondo la rivendicazione 11, comprendente elementi di estremità a flangia.
13. Impianto secondo la rivendicazione 11, in cui più pile di articoli sono disposte secondo una disposizione ai vertici di triangoli equilateri.
14. Impianto secondo la rivendicazione 11, in cui detti articoli sono collegati fra loro anche lateralmente.
15. Impianto secondo la rivendicazione 11, in cui più articoli secondo la rivendicazione 10 sono collegati fra loro lateralmente mediante manicotti che nei impegnano imboccature laterali.