MX2007008241A - Montaje de toberas de inyeccion y aparato quemador para reacciones gas/liquido. - Google Patents

Abstract

Un montaje de toberas de inyeccion adecuado para usarse en la sintesis y en reacciones de combustion que involucran sistemas de reaccion gas/liquido comprende una pluralidad de toberas colocadas tal que sus rocios chocan unos con otros para obtener mejorado, o mantener aceptable, el tamano de la gota, medido como diametro medio Sauter, balanceando adecuadamente la destruccion del impacto y la coalescencia de las gotas. Este montaje de toberas puede ser incorporado en un aparato quemador que combina areas anulares con barreras extendidas escalonadas para alimentar oxigeno y gas moderador, e.g., vapor, todos preferiblemente dentro de un medio de enfriamiento anular exterior tal como una chaqueta de agua.

Description

MONTAJE DE TOBERAS DE I NYECCIÓN Y APARATO QUEMADOR PARA REACCIONES GAS/LÍQUIDO Esta solicitud reclama el beneficio de la Solicitud Estadounidense No. 1 1 /030,925 presentada el 6 de enero de 2005. Antecedentes de la Invención Campo de la Invención La presente invención se refiere a toberas de inyección , y más particularmente a toberas de inyección para una variedad de reacciones gas/líquido, que incluyen reacciones de síntesis qu ímica y también combustión y otras reacciones de oxidación en las cuales las tobera de inyección es parte de un aparato quemador. Antecedentes de la Técnica Una variedad de industrias relacionadas emplean reacciones de un sistema gas/l íq uido para efectuar un resultado final deseado. Estas incluyen , por ejemplo, la industria de reducción de desperdicios, la industria q u ímica manufacturera , industria manufacturera de gas, e ind ustrias relacionadas con la energ ía que se be basan en la combustión como fuente de energ ía. Cada una de estas industrias efectúa comúnmente esta reacción por medio de la atomización fina de corrientes de uno o más l íq uidos, frecuentemente dentro de una zona de temperatura incrementada. En el caso de reacciones de gasificación, tanto la atomización como las temperaturas superiores sirven para promover el cambio de fase líquida -a - gas que mejora el mezclado a un nivel molecular o cercano al molecular, promoviendo así el resultado final deseado. El mezclado puede ser de uno o más compuestos l íquidos o composiciones con un gas específico, tal como aire, oxígeno, dióxido de carbono, vapor, un gas inerte tal como argón o nitrógeno, o una combinación de los mismos. Para cada uno de los tipos anteriores de reacciones, la atomización generalmente tiene lugar dentro de un recipiente de reactor de algún tipo. Un tipo común de recipiente de reactor es un recipiente generalmente cil indrico revestido con productos refractarios, usado para "quemar" desperdicios q u ímicos l íquidos el cual es frecuentemente una mezcla de hidrocarburos halogenados. Debido a muchos de estos compuestos clorados, el término "R-CIs" es frecuentemente usado para describirlos. En esencia el mismo tipo de reacción de combustión es efectuado como en una máquina de combustión interna simple, por ejemplo, en donde la corriente de l íquido atomizada se mezcla con oxígeno en una zona de temperatura alta, y una conversión deseablemente alta resulta en los productos finales de hidrógeno, dióxido de carbono y monóxido de carbono, con un m ínimo de carbón residual ("holl ín") . Otros tipos de recipientes de reactor son usados para una amplia variedad de operaciones de síntesis qu ímica , de acuerdo con las necesidades de los productos iniciales y finales deseados. Las ind ustrias citadas han montado mucha innovación hacia el desarrollo de toberas de inyección apropiadas para transportar sus corriente l íq uidas iniciales específicas en los recipientes de reactor apropiados. Reconocen un número de factores que afectan las velocidades de conversión dentro del reactor, y las toberas de inyección han sido diseñadas para alterar la velocidad la dinámica de flujo y los patrones de rocío del l íq uido. Estas opciones de diseño son motivadas por esencialmente un concepto aceptado. El tamaño de la gota del l íq uido es un factor importante en determinar el último resultado, i.e. , la eficiencia, del proceso. Se establece simplemente que, si las gotas son demasiados grandes, el mezclado de la corriente con una corriente gaseosa, tal como oxígeno, será reducido. Si el mezclado es reducido (debido a la interfase disminuida entre moléculas), la conversión de la corriente l íquida será asimismo reducida . Si la conversión es disminuida, el resultado será frecuentemente alimentaciones l íquidas sin reaccionar las cuales pueden ya sea formar holl ín o dejar el reactor, lo cual puede resultar en consecuencias ambientales indeseables. Este holl ín puede obstruir el eq uipo, resultando en un tiempo improductivo caro. Así, la tecnolog ía de las toberas de inyección ha reconocido consistentemente que, para asegurar que el tamaño de la gota permanece apropiadamente pequeño, la abertura de la tobera de inyección puede permanecer restringida , lo cual limita el rend imiento de la tobera, esta limitación en el tamaño de la gota inherente ha por lo tanto limitado la eficiencia de las operaciones y resultó en el uso de ya sea múltiples recipientes de reactor en paralelo, o un solo recipiente de reactor con múltiples toberas del quemador dispuestas de tal manera que las corrientes atomizadas no convergen . Esto es porque aq uellos expertos en la materia han aceptado como criterio común que la convergencia de las corrientes atomizadas tiende a resulta en el tamaño de gota incrementada y, por lo tanto, pérdidas en la velocidad de conversión. Es importante notar que la característica de un rocío puede ser expresado de varias maneras. Una manera común es usar un promedio de tamaño de gota del rocío, tal como el "diámetro medio Sauter" (SMD). El SMD de un rocío es el tamaño de la gota promedio que tiene la misma relación superficie a volumen como el rocío total. Alternativamente, el rocío puede estar caracterizado por su "diámetro medio de volumen" ("Dv"). Este método describe un d iámetro de la gota el cual es mayor que una proporción dada del rocío. Por ejemplo, si un rocío es descrito por tener un "Dv90" de cierto diámetro, significa que aproximadamente el 90% de del volumen del rocío es en gotas más pequeño que ese diámetro. De manera similar, un "Dv50" de cierto d iámetro significa que aproximadamente 50% del volumen de l íquido es en gotas más pequeño q ue ese diámetro. Debido a que las gotas siguen lo que es llamado "Ley del cuadrado del D" de la evaporación de gotas, en donde le tiempo de evaporación es proporcional al cuadrado del tamaño de la gota, uno de los mejores indicadores de eficiencia de la tobera es el Dv90 del rocío. Los sistemas de tobera optimizada también muestran una relación directamente proporcional entre el Dv90 del rocío y el SMD de las gotas. En vista de estas relaciones, entonces el SMD puede ser usado para proporcionar una caracterización clara de cualq uier rocío. Otro problema es encontrado en donde las toberas de inyección son usados como componentes de los así llamados "quemadores", por ejemplo, en la industria de reducción de desperdicio. Como se usa aq u í, el término "quemador" se refiere a un aparato que comprende tanto un med io de alimentación , tal como una tobera, y un medio para mezclar la corriente de alimentación l íq uida con un gas, tal como oxígeno, en un ambiente de alta temperatura para promover la compuesto de la corriente de alimentación . La combinación de una temperatura alta y la frecuente naturaleza corrosiva del medio que rodea la tobera, i.e. , de la mezcla de la alimentación de l íquido atomizada y gases, tiende a hacer más corta la vida del quemador. Este acortamiento es debido a la corrosión y/o fatiga térmica de los metales usados para construir el q uemador y su tobera incluida. Aún otro problema, encontrado por la industria de reducción de desperdicios en particular ocurre cuando las corrientes de alimentación l íquidas están destinadas para un solo reactor. Un ejemplo de esto es las corrientes q ue contienen pequeñas cantidades de monómeros polimerizables que pueden polimerizar una vez que las corrientes son mezcladas. El premezclado puede ser impráctico en estas situaciones, debido a q ue la formación de los materiales poliméricos pueden obstruir el equipo y, en el caso de quemadores internos de mezclado, aún acortan la vida del quemador en donde la reacción de pol ímero/gas resulta en productos indeseables. En vista de estos problemas, se desea en el arte identificar lo medios para introducir efectivamente las corrientes de alimentación l íquidas atomizadas, habiendo controlado el tamaño de la gota, en un recipiente de reactor para una variedad de tipos de reacción, también es deseable, en donde tal introducción es para efectuar el quemado de una corriente de alimentación de desperdicio, para controlar el tamaño de la gota y también para proteger el quemador, el cual incluye los medios de alimentación , de factores ambientales que tienden a acortar la vida del quemador. Breve Descripción de la Invención La invención es un medio de alimentación diseñado para asegurar el mantenimiento del tamaño de gota apropiado mientras que se incrementa la eficiencia de una operación dada dentro de un solo recipiente de reacción . En una modalidad es una mejora en un medio de alimentación para un sistema de reacción gas/l íq uido, en el cual un montaje de toberas de inyección incluye una pluralidad de toberas de inyección, adecuadas para atomizar por lo menos una corriente de alimentación líquida para formar rocíos, las toberas de inyección están colocadas de tal manera que los rocíos chocan entre sí. El resultado de este choque es que el diámetro medio Sauter de las gotas de los rocíos impactados es sustancialmente menor que, o igual a, el diámetro medio Sauter de las gotas antes del choque. La disposición de las toberas, q ue incluye la selección de un número apropiado de toberas, puede ser optimizado para asegurar el volumen de alimentación deseado dentro de un periodo de tiempo determinado sin un sacrificio inaceptable de la velocidad de conversión. En otra modalidad , la invención es un método para la reacción de un sistema de reacción gas/l íq uido en donde se emplea el montaje de toberas de inyección descrito. En aún otra modalidad la ¡nvención es una mejora en un aparato quemador para la reacción de un sistema de reacción gas/l íquido que comprende un montaje de toberas de inyección que está colocado a lo largo de un eje central y emplea una pluralidad de toberas de inyección adecuadas para atomizar por lo menos una corriente de alimentación l íquida para formar rocíos, las toberas de inyección están colocadas de tal manera que los rocíos chocan uno con otro tal que el d iámetro medio Sauter de las gotas de los rocíos impactados es sustancialmente el mismo q ue, o menor q ue, el diámetro medio Sauter de las gotas antes del choque. El aparato quemador de la invención también incluye un área de alimentación de gas moderador, un área de alimentación de oxígeno, un área de alimentación de gas moderador/oxígeno mezclados o una combinación de las mismas, dispuestas de forma anular al montaje de toberas de inyección. Un área de enfriamiento anular opcional también puede estar incluida. Estas áreas de alimentación anulares pueden estar configuradas tal que la barrera exterior de cada área de alimentación anular se extiende más allá de la barrera exterior del área de alimentación anular encerrada y el área anular más interna tiene una barrera exterior que se extiende más allá del montaje de toberas de inyección dispuesto centralmente. Esta característica asegura que los rocíos emitidos por las toberas de inyección pasen primero a través de un entorno de cúpula creado por el área de alimentación anular interna. Finalmente, en aún otra modalidad la invención es un método para gasificar una corriente de desperdicio l íq uida usando el aparato quemador mejorado. Breve Descripción de las Figuras La Figura 1 es una sección transversal de una vista en perfil de una modalidad del aparato quemador, incorporando el montaje de toberas de inyección de la invención, y muestra como es alimentado por una sola corriente de alimentación líq uida.

La Figura 2 es una sección transversal de otra modalidad del montaje de toberas de inyección, incorporado en el aparato quemador de la invención, en donde el montaje de toberas de inyección es alimentado por más de una corriente de alimentación l íquida. La figura 3 es un dibujo esquemático de una sección transversal de frente de un grupo de siete toberas dentro de un alojamiento del montaje de toberas de inyección . Descripción Detallada de la Invención El montaje de toberas de inyección de la invención es un med io simple pero extremadamente efectivo para circunvenir los problemas asociados con el uso de solo una tobera de inyección, mientras que muestra sorprendentemente más allá del criterio aceptado la convergencia de los "rocíos", i.e. , corrientes de alimentación l íquida atomizada, incrementa inaceptable y automáticamente el tamaño de la gota, promoviendo así una pobre conversión y eficiencia total del proceso. Se ha encontrado ahora que, mediante un ajuste apropiado del número de toberas de inyección y la colocación de las m ismas una con respecto a otra, y tomando en cuenta las características de cada tobera de inyección como velocidad máxima de alimentación , configuración del aparato y patrón de rocío resultante, los rocíos pueden ser chocados de tal manera para balancear la destrucción del impacto y la coalescencia de las gotas, y con ello asegurar el tamaño de gota deseable para la operación dada mientras que al mismo tiempo maximiza la velocidad de entrada potencial de la corriente de alimentación. El choque obviamente req uiere por lo menos dos rocíos que se superpongan en algún punto de sus trayectorias dentro de recipiente del reactor. Para muchos propósitos es deseable asegurar q ue esta superposición ocurra tan pronto como sea posible después de entrar en el recipiente del reactor, en otras palabras, tan cerca como sea posible de las aberturas de las toberas de inyección . Esto maximiza el mezclado de la corriente o corrientes de alimentación l íquida (las cuales pueden ser iguales o diferentes) con por lo menos una corriente de alimentación gaseosa, tal como oxígeno, y también incidentalmente reduce la necesidad de un recipiente grande de reactor. Así, es preferible en la presente invención que las toberas de inyección estén colocadas cercanamente o aún en contacto algo directo una con otra. El ajuste de la distancia es materia de los análisis de diseño de rutina, para determinar el balance óptimo de presión y velocidad en contra de cualquier turbulencia gaseosa que podría tender a incrementar la coalescencia incrementando la incidencia de colisiones de baja velocidad. Las posiciones relativas de las toberas de inyección pueden ser usadas para aumentar o disminuir el área de choque. Por ejemplo, las toberas de inyección pueden estar colocadas en ángulo una hacía otra , como en la Figura 1 , tal que sus aberturas están más cercanas q ue aq uellas porciones de toberas distales para cada abertura correspond iente. De manera rutinaria el análisis de diseño empleado y modelaje ayudará a determinar una orientación óptima, pero donde es seleccionada esta orientación en ángulo, la colocación de las toberas puede ser esencialmente en cualquier ángulo relativo desde aproximadamente cero grados (toberas paralelas) a aproximadamente 90 grados (directamente de cara una con otra). Más preferido es un ángulo entre aproximadamente 30 grados y 60 grados, y más preferido es un ángulo de desde aproximadamente 40 grados a 50 grados. Por razones de simplicidad y con referencia a la gravedad , se prefiere que el ángulo vea hacia abajo. Sin embargo, un ángulo hacia arriba también puede ser empleado, y puede incrementar la relación resultante de la destrucción del impacto con respecto al la coalescencia incrementando el número de colisiones por gota. Aquellos expertos en la materia apreciarán que la orientación de las toberas puede, sin embargo, deseablemente tomar en cuenta el patrón de rocío de cualq uier tobera determinada . Cada tobera, de acuerdo con su abertura y geometría del conducto de flujo que se dirige hacia la abertura, muestra un patrón de rocío característico (y en algunos casos, ajustable). Tal patrón puede ser una configuración así llamada de "cono hueco" o "cono sólido", o puede ser descrita como formando un ventilador o forma de cono aplanado, o una forma cil indrica hueca o sólida . Se puede emplear también otras configuraciones. Las toberas pueden ser de la presión -turbulencia o de otro tipo. Aunque las necesidades de una corriente de alimentación l íq uida dada, incluyendo su pureza, potencial de auto-polimerización, y otras características pueden dictar una preferencia para una configuración en particular, una mayor parte de las toberas de presión-turbulencia industriales comercialmente disponibles muestran el patrón de "cono hueco", y por lo tanto tal es aq u í preferida solamente por conveniencia . El diámetro del "cono" variará de acuerdo con la distancia de la tobera de inyección, por supuesto, pero el ángulo del cono en la abertura es, en muchos modelos comerciales, de aproximadamente 80 grados. Así, solo por propósitos ilustrativos, tal es mostrado en la Figura 1 y en la Figura 2. Aquellos expertos en la materia apreciarán automáticamente que las selección de las toberas con patrones de rocío cil indricos, por ejemplo, requerirán por lo menos alguna inclinación de las toberas de una hacía otra para asegurar un nivel deseado de impacto. De manera inversa , también se apreciará que las toberas que tienen un patrón de rocío cónico amplio pueden ser capaces de estar colocadas aún en ángulos opuestos uno de otro (i.e. , la abertura de la tobera está separada de las porciones de tobera distales a las aberturas correspondientes, como en la Figura 2), obtienen aún todavía por lo menos algún impacto. Debe tomarse en cuenta que la maximizacíón del impacto, particularmente en donde se emplean toberas múltiples (más de dos), es frecuentemente equivalente a la optim ización del impacto, ya que el incremento en la relación de la destrucción del impacto con respecto a la coalescencia de las gotas tiende a mejorar la conversión y la eficiencia total de la reacción . Preferiblemente, las gotas de los rocíos de pre-impacto muestran un SMD menor de o igual a aproximadamente 500 mieras, lo cual Implica q ue el SMD de las gotas de los rocíos impactados es sustancialmente el mismo. Como se usa aqu í, "sustancialmente" significa dentro de un intervalo de + 5 por ciento. As í, si las gotas de un rocío de pre-impacto tienen un SMD de, por ejemplo, 300 mieras, entonces las gotas del rocío impactado deseablemente caerían en el intervalo de menos de o igual a 300 m ieras, más o menos 1 5 mieras. Es también deseable tomar en cuenta la tensión superficial de los materiales de la corriente de alimentación l íquida, debido a que los fluidos de tensión superficial más baja tienden a coalescer menos, y por lo tanto muestran generalmente diámetros medios Sauter más bajos tanto antes como después del impacto. Debe de notarse que el impacto puede alterar la configuración de la(s) área(s) de rocío impactada. Por ejemplo, se ha encontrado que el impacto de numerosos rocíos con forma de ventilador, q ue resultan de varias toberas que están anularmente dispuestas alrededor de una tobera central, con las toberas anulares todas en ángulo generalmente hacia la línea central , pueden resultar en un rocío denso que tiene una conformación cil indrica . Así, la configuración inicial de un patrón de rocío de una sola tobera será un factor en la determinación del SMD inicial de las gotas (no impactadas), pero pueden no ser visualmente reconocibles en los rocíos impactados. En donde se seleccionan las toberas de inyección múltiples, las preferencias de diseño espacial y total tenderán a preferir un grupo de toberas que están colocadas cercanamente, permitiendo que el "montaje" de tobera (las cuales como se definen aquí no requieren específicamente de que la pluralidad de boquillas estén unidas entre sí) para ser construidas como un "ensamblaje" (el cual como se define aquí no req uiere de una unión física de loas toberas y/o de por lo menos algunas de sus l íneas de apoyo de comunicación fluida a una fuente de la corriente de alimentación l íquida). Tal grupo está sugerido en la Figura 3, la cual muestra el paquete maximizado para siete toberas, incluyendo seis toberas colocadas como un arreglo alrededor de una séptima tobera central.

Generalmente, se prefiere que el número de toberas sea de 2 a aproximadamente 100, prefiriéndose de 3 a 25 pos facilidad de fabricación . Un experto puede visualizar muchas variaciones en este tema , incluyendo por ejemplo, un arreglo de tres o cuatro toberas alrededor de una tobera central ; tres boq uillas dispuestas en un patrón triangular: o un mayor número de toberas dispuestas radialmente o en hileras o columnas. También es posible disponer las toberas de inyección de la corriente l íq uida de forma anular alrededor de una alimentación de corriente gaseosa central . La presente invención no requiere específicamente de ninguna simetría ni asimetría de la disposición, sino de por lo menos algún impacto de por lo menos dos rocíos. Cuando se selecciona una disposición en ángulo de las toberas entre sí, un diseño cóncavo total, tal como el que se ilustra en la figura 1 , con la boquilla central rebajada con respecto a la toberas circundantes dispuestas de forma anular, pueden ser particularmente efectivo. Se apreciará que las exigencias de la boquilla interior están más allá del alcance de la invención q ue por lo tanto no es necesario que sean discutidas aqu í con detalle; sin embargo, una ventaja potencial de la presente invención sugiere la base para una alteración interesante del diseño de tobera tradicional. Simplemente debido a q ue la presente invención emplea una pluralidad de toberas de inyección, las cuales incrementan la velocidad de salida y por lo tanto la eficiencia, más que una sola tobera de inyección hasta ahora empleada comúnmente para los tipos de reacciones aq u í contemplados. Es posible alimentar dos o más, corrientes l íq uidas q u ímicamente diferentes en el recipiente del reactor en un tiempo. Así, dos o más reactivos l íquidos pueden ser alimentados simultáneamente en un recipiente de síntesis, para producir el producto deseado en la reacción con un gas; o alternativamente, dos o más corrientes de desperdicio l íq uido, q ue pueden técnicamente ser reactivas, pueden ser alimentadas simultáneamente en un recipiente quemador de desperdicios, sin encontrar un nivel positivo de una reacción no deseada, si hubiera. Con esto en mente, aquellos expertos en la materia fácilmente verán que una sola tobera de inyección, aqu í definida para referir el alojamiento q ue produce presión que contiene por lo menos una conexión del conducto del flujo que corre desde la fuente de la corriente líquida a la abertura, puede, cuando se ajusta con más de una conexión del conducto del flujo y as í más de una abertura , cumplen la misma meta. Tal está además ejemplificado en la Figura 2, en donde se puede ver que una corriente de alimentación particular (R-CI # 1 ) suministra a la s aberturas 142 y 148, mientras que una segunda corriente diferente (R-CI #2) suministra a la abertura 1 36 solamente. Las variaciones de este diseño de toberas también están comprendidas dentro del alcance del término "montaje de tobera de inyección". Aquellos expertos en la materia apreciarán además que las alteraciones en el diseño de las toberas, particularmente aquellas que tienden a incrementar la presión y/o velocidad de flujo, también pueden ser empleadas en la presente invención para reducir el tamaño de la gota inicial y, por lo tanto, el tamaño de gota post-impacto, también. Una ventaja particular de la ¡nvención es q ue puede ser empleada en donde las corrientes de alimentación l íquidas incompatibles serán alimentadas en el reactor. Como se usa aqu í, "incompatible" se refiere a las corrientes de alimentación que reaccionarán para producir un producto de reacción indeseable. Un ejemplo de esto son los monómeros que polimerizan para formar un pol ímero q ue puede obstruir el equipo de una manera indeseable, o q ue puede producir un producto que tiene una consecuencia ambiental indeseable. Así "compatible" se refiere a corrientes de alimentación que, aunque pueden reaccionar, no producen un producto de reacción que es, por cualquier razón, indeseable o que puede de hecho, ser un producto de reacción indeseable. Otra ventaja de la presente invención se refiere los problemas de arranq ue. En muchos casos, las velocidades de conversión para sistemas de reactor de una sola tobera son pobres al arrancar debido a los cambios en el tamaño de las gotas q ue se relacionan con el salto de la presión necesaria. Al estabilizarse la presión en niveles de operación, el tamaño de la gota asimismo se estabiliza, pero durante el salto, todos los problemas asociados con las gotas de mayor tamaño, incluyendo reacción pobre gas/l íq uido, conversión pobre, ensuciamiento y similares, pueden ocurrir. En la presente invención , sin embargo, las toberas pueden ser iniciadas en una secuencia deseada, con el efecto del impacto rompiendo las gotas usadas para compensar por lo menos una porción de la atomización más pobre dentro de una sola tobera que ocurre durante el salto de la presión . En algunos casos, se ha encontrado que usando un arreglo de seis toberas alrededor de una séptima, tobera central, e iniciando la alimentación a través de la tobera central primero, seguida poco después por alimentación adicional a través de las toberas restantes, da por resultado una conversión mejorada. Los análisis de ingeniería rutinarios y modelaje fácilmente determinarán la secuenciación y perfil de camping de la presión que mejorará significativamente la eficiencia durante el periodo de arranque. El montaje de toberas de inyección , aquí descrito anteriormente, puede ser incorporado en un aparato quemador de la invención, tales aparatos son particularmente adecuados para usarse n el q uemado de desperdicios, con los l íq uidos que están destinados para destrucción que está deseablemente mezclada en su condición de roció, atomizada con uno o más gases. Tal gas puede ser aire, oxígeno, dióxido de carbono, vapor, un gas inerte tal como argón o nitrógeno, o una combinación de los mismos. El aparato quemador de la invención proporciona un medio para llevar a cabo efectivamente este mezclado, ¡ncluyendo el montaje de toberas de inyección de la invención en una colocación que forma un eje central, y con áreas de alimentación de gas discretas dispuestas en forma anular al mismo. Por ejemplo, en una modalidad el área anular más interna puede ser un área de alimentación de gas moderador. Tal gas moderador puede ser cualquiera de los gases antes identificados, pero es frecuentemente vapor el cual modera convenientemente la temperatura bajo la cual puede tener lugar la gasificación. En otra modalidad existen dos o más, áreas de alimentación anulares sucesivas hacia fuera, una de las cuales es un área de alimentación de gas moderador y e otro de los cuales es un área de alimentación de oxígeno. Como se usa aqu í el término "área de alimentación de oxígeno" se refiere a alimentaciones gaseosas que incluye cualquier proporción de oxígeno, e incluye as í alimentaciones de aire así como aq uellas que contienen generalmente de 1 a 100 por ciento en peso de oxígeno. Un aspecto particularmente deseable del aparato quemador de la invención se refiere a barreras exteriores de las áreas anulares. Como se muestra en la Fig . 1 y en la Fig . 2, y como se discutió aqu í anteriormente, las barreras exteriores pueden ser sucesivamente extendidas tal que mezclando las alimentaciones l íquidas con cada alimentación gaseosa es maximizada y el flujo turbulento, que puede interferir con el mezclado, es minim izado. De manera significante, la primera barrera exterior está extendida más allá del extremo del montaje de toberas de inyección, tal que la alimentación de gas del área de alimentación anular más interna puede tender a formar un "ambiente tapón", i.e. , un área en donde solo básicamente los rocíos de las toberas de inyección y el gas que es alimentado a través del área anular más interna se mezclan aquellos expertos en la materia entenderán que la temperatura y la composición de este "ambiente tapón" pueden ser controlados de cualquier manera para proporcionar alguna protección a , o de otra manera benefician , el montaje de toberas de inyección y así potencialmente alargan la vida del montaje de toberas de inyección , y por lo tanto, del quemador. Por ejemplo, una temperatura consistente puede ser mantenida en este "ambiente tapón", el cual reduce las tensiones térmicas en los metales que pueden ser usados para fabricar el montaje de toberas de inyección. Finalmente, en una modalidad algún tipo de medio de enfriamiento exterior puede ser empleado para reducir más la tensiones térmicas del aparato quemador y/o del reactor. Pro ejemplo, un medio de enfriamiento anular, que puede estar dispuesto externamente a cualquiera o todas las áreas de alimentación anulares, pueden proporcionar un control de temperatura deseable. Tal puede ser, por ejemplo, una chaqueta de agua tradicional, en la cual se alimenta agua fría o caliente en un revestimiento tipo bucle abierto o cerrado en una base continua, en el agua elim inando el calor del aparato antes de que sea dirigido hacia fuera del aparato. Tal chaqueta de agua puede formar la "capa" final externa del aparato q uemador. Una revisión de los dibujos ayudarán al lector a entender todos los conceptos de la invención . Sin embargo, los dibujos tienen el propósito de ser, y deben ser interpretados como, meramente ilustrativos y no limitativos del alcance de la invención o de las reivindicaciones de los inventores aqu í adjuntas. La Fig . 1 es una sección transversal de un avista en perfil de un aparato quemador de la presente invención que comprende el montaje de toberas de inyección de la presente invención. En este dibujo el montaje de toberas de inyección 1 2 es mostrado situado en esencialmente el centro de un aparato quemador impl ícitamente cil indrico 1 5. Observando primero el montaje de toberas de inyección se puede ver están mostradas tres toberas separadas, 1 8, 21 y 24. Cada tobera tiene un cuerpo de tobera 27, cabeza 30, y abertura 33. La abertura 33, está en comunicación fluida con un conducto de corriente de alimentación 36 vía un conducto de boquilla 39, el cual a su vez en comunicación fluida con una fuente de la corriente de alimentación l íquida (no mostrada). Externa a la pared 42 del montaje de toberas de inyección está un área anular que constituye una primer área de alimentación de gas moderador 45. Esta área de alimentación de gas moderador anular 45 tiene una primera barrera exterior de gas moderador 48, la cual se extiende más allá de las aberturas de la tobera 33. Moviéndose desde el eje central 51 del montaje de toberas de inyección 1 2 hacia el borde exterior del dibujo y por lo tanto impl ícitamente desde el interior central hacia el exterior al aparato quemador, la siguiente área anular es el área de alimentación de oxígeno 54. nuevamente, ésta está rodeada por su barrera de área de alimentación de oxígeno 57, la cual se extiende más allá de la barrera del área de alimentación del gas moderador 48. el siguiente anillo es una segunda área de alimentación de gas moderador 60 con su segunda barrera del área de alimentación de gas moderador 63 que se extiende más allá de la barrera del área de alimentación de oxígeno inmediatamente anterior 57. Finalmente, el último anillo en el exterior del aparato quemador, es una barrera del medio de enfriamiento 66, la cual puede ser, por ejemplo, una chaqueta de agua. El lector verá que el efecto de la extensión progresiva de las barreras de cada anillo hacia fuera desde el montaje de toberas resulta en una salida cóncava en lo que es esencialmente y preferiblemente una estructura cil indrica, i.e. el aparato q uemador por completo. Los rocíos de cono hueco 69, 72 y 75 han sido dibujados para indicar el impacto de rocío extensivo efectuado por el ángulo de las toberas 1 8 y 24 desde adentro hacia la tobera central 21 . Las flechas marcadas indican la introducción de una corriente de alimentación l íquida hacia el conducto de alimentación central 36; del gas moderador hacia las áreas de alimentación de gas 45 y 60; de oxígeno hacia el área de alimentación de oxígeno 54; y de agua hacia la barrera 60 del medio de enfriamiento. También está mostrado el ambiente tapón 78 del gas moderador a través del cual deben pasar los rocío de cono hueco 69, 72 y 75. esto ilustra q ue la mayor parte del mezclado gas/l íquido, el cual es ayudado por la turbulencia, ocurrirá más halladle ambiente tapón 78 del gas moderador, reduciendo as í la exposición de las cabezas 30 de las toberas con ya sea el oxígeno (u otro gas) solo o con el oxígeno (u otro gas) mezclado con líquido. La Figura 2 muestra una variación en la modalidad de la Fig . 1 . Nuevamente, es una sección transversal del aparato quemador de la presente invención, incorporando otra vez un montaje de la tobera de alimentación 1 1 2, también de la presente invención , pero con algunas modificaciones del mismo. En la Fig . 2 , las toberas son denotadas como 1 1 8, 1 21 y 124. sin embargo, se muestran los detalles del interior del montaje de las toberas de alimentación 1 1 2. Los aspectos interiores incluyen un conducto de alimentación central 121 y un conducto de alimentación central 1 27 y un conducto de alimentación anular 1 30. se notará que el conducto de alimentación anular 1 30 está en comunicación fluida, vía el canal 1 33, con la tobera 1 1 8 y su abertura 1 36, pero q ue el conducto de alimentación central 127 está en comunicación fluida vía el canal central 1 39 con la tobera 121 y su abertura 142 y, vía el canal de alimentación ramificado 1 45, también con la tobera 124 y su abertura 148. Los patrones de roció trazados esq uemáticamente, impl ícitamente de cono hueco, de cada una de las tres toberas, así como el ángulo hacia fuera de las toberas 1 1 8 y 1 24 una con respecto a la otra, resulta en las áreas impactadas 1 51 , 1 53 y 1 54. La Fig . 2 indica además un área de gas de alimentación de gas moderador 1 57 y su barrera del área de alimentación de gas moderador 160; un área de alimentación de oxígeno anular 163 y su barrera de alimentación de oxígeno 166; y exterior a la misma, un medio de enfriamiento anular 1 69. las flechas marcadas indican la introducción de dos alimentaciones diferentes, R-CI # 1 y R-CI #2, hacia el conducto de alimentación central 127 y el conducto de alimentación anular 1 30, respectivamente, así como del gas moderador hacia el área de alimentación anular de gas moderador 1 57, oxígeno hacia el área de alimentación anular de oxígeno 163, y agua hacia el medio de enfriamiento anular 1 69. Los rocíos emitidos a las aberturas de las toberas 1 36, 1 42 y 1 48 deben pasar a través del ambiente tapón de gas moderador 1 73 antes de mezclarse con el oxígeno. La Fig . 3 es un dibujo esquemático de frente de la sección transversal de un arreglo de siete toberas, tales como podrían ser empleadas dentro de un montaje de toberas de inyección 201 . Los círculos más peq ueños representan canales 204 dentro de una tobera, tal como corresponderían a 1 33 en la Fig . 2. Los círculos más grandes representan la sección transversal exterior 207 de las cabezas de tobera de las mismas, y el círculo más grande, y englobando, representa la pared exterior 21 3 del montaje de toberas de alimentación . La descripción , dibujos y ejemplos discutidos aquí anteriormente tiene el propósito de proporcionar al practicante calificado los conceptos generales, medio y métodos necesarios para entender la presente invención y, cuando se combinan con un nivel de entendimiento típico de aq uellos expertos en la materia, para practicarlo. Se entenderá por lo tanto que no todas las modalidades estimadas estar dentro del alcance de la invención están aq u í expl ícitamente descritas, y que muchas variaciones de cada modalidad, incluyendo pero no limitadas al montaje de toberas de inyección y materiales del aparato quemador, orientaciones construcciones, disposiciones y aplicaciones no descritas expl ícitamente o en detalle aq u í, caerán aún dentro del alcance general de la invención .

Claims (10)

REIVI NDICACIONES

1 . En un medio de alimentación para un sistema de reacción gas/l íquido, una mejora que comprende un montaje de toberas de inyección q ue tiene una pluralidad de toberas de inyección adecuadas para atomizar por lo menos una corriente de alimentación l íq uida para formar rocíos, las toberas de inyección están colocadas de tal forma que los rocíos chocan uno con otro, en una zona de mezclado abierta, con la condición de que el diámetro medio Sauter de las gotas de los rocíos impactados sea sustancialmente menor que, o Igual que, el d iámetro medio Sauter de las gotas antes del choque.

2. El montaje de toberas de inyección de conformidad con la reivindicación 1 , en donde la pluralidad es de 2 a aproximadamente 1 00.

3. El montaje de toberas de inyección de conformidad con la reivindicación 2, en donde por lo menos de algunas de las toberas de inyección están dispuestas de manera anular alrededor de una tobera de inyección central o una corriente gaseosa central .

4. El montaje de toberas de inyección de conformidad con la reivindicación 1 , en donde las toberas de inyección están inclinadas hacia o lejos una de otra .

5. El montaje de toberas de inyección de conformidad con la reivind icación 1 , en donde el diámetro medio Sauter de las gotas de los rocíos impactados es menor de o igual a aproximadamente 500 mieras.

6. En un método para la reacción de un sistema de reacción gas/ l íquido, una mejora que comprende atomizar por lo menos una corriente de alimentación l íq uida a través de un montaje de toberas de inyección que tiene una pluralidad de toberas de inyección para formar rocíos, las toberas de alimentación están colocadas tal que los rocíos chocan uno con otro dentro de una zona de mezclado abierta en un recipiente de reacción , con la condición de que el d iámetro medio Sauter de las gotas de los rocíos impactados sea sustancialmente menor que, o igual que, el diámetro medio Sauter de las gotas antes de chocar.

7. El método de conformidad con la reivindicación 6, en donde la corriente de alimentación l íquida está seleccionada del grupo que consiste de hidrocarburos halogenados y no halogenados.

8. El método de conformidad con la reivindicación 6, en donde la pluralidad es de 2 a aproximadamente 1 00.

9. El método de conformidad con la reivindicación 6, en donde los rocíos chocan uno con otro para formar gotas que tienen un diámetro medio Sauter menor de o igual a aproximadamente 500 mieras.

10. El método de conformidad con la reivindicación 1 , en donde existen por lo menos dos corrientes de alimentación l íquida y por lo menos dos de tales corrientes son incompatibles. 1 1 . En un aparato quemador para la reacción de un sistema de reacción gas/l íquida , una mejora q ue comprende ( 1 ) un montaje de toberas de inyección colocado a lo largo de un eje central, que emplea una pluralidad de toberas de inyección adecuadas para atomizar por lo menos una corriente de alimentación l íquida para formar rocíos, las toberas de inyección están colocadas tal que los rocíos chocan uno con otro, en una zona de mezclado abierta, con la condición de que el diámetro medio Sauter de las gotas de los rocíos impactados sea sustancíalmente menor que, o igual q ue, el diámetro medio Sauter de las gotas antes del choque, en donde el montaje de toberas de inyección está colocado centralmente; (2) un área de alimentación de gas moderador, un área de alimentación de oxígeno, un área de alimentación de gas moderador/oxígeno mezclados o una combinación de las mismas, dispuestas de forma anular al montaje de toberas de inyección , la barrera exterior de cada área de alimentación anular se extiende más allá de la barrera exterior anular próxima encerrada; con la condición de que el área anular interna tenga una barrera exterior que se extiende más allá del montaje de toberas de inyección dispuesto centralmente. 12. El aparato quemador de conformidad con la reivindicación 1 1 , que además comprende una o más áreas adicionales anulares de alimentación de oxígeno o alimentación de gas moderador. 1 3. El aparato quemador de conformidad con la reivindicación 1 1 , que además comprende un medio de enfriamiento anular exterior a todas la áreas de alimentación de gas moderador, áreas de alimentación de gas moderador/oxígeno mezclados y áreas de alimentación de oxígeno. 14. El aparato quemador de conformidad con la reivindicación 1 1 , en donde el med io de enfriamiento anular es una chaqueta de agua. 1 5. En un método para gasificar una corriente de desperdicio l íquida, una mejora que comprende alimentar por lo menos una corriente de desperdicio l íquido a través de un aparato quemador para atomizarlo en un montaje de toberas de inyección que emplea una pluralidad de toberas de inyección para formar rocíos, las toberas de alimentación están colocadas de tal manera que los rocíos chocan unos con otros, en una zona de mezclado abierta, con la condición de que el diámetro medio Sauter de las gotas de los rocíos impactados sea sustancialmente menor que, o igual que, el diámetro medio Sauter de las gotas antes del choque; en donde el montaje de toberas de inyección está colocado a lo largo de un eje central ; y en donde están colocadas, de manera anular al montaje de toberas de inyección, un área de alimentación de gas moderador, un área de alimentación de oxígeno, un área de alimentación de gas moderador/oxígeno mezclados, o una combinación de las mismas, con la condición de que la barrera exterior de cada área de alimentación anular se extiende más allá de la barrera exterior de área anular próxima encerrada , y además con la condición de que el área anular interior tenga una barrera exterior que se extiende más allá del montaje de toberas de inyección dispuesto centralmente, tal que los rocíos emitidos por las toberas de alimentación pasen primero por un entorno de bóveda creado por el área de alimentación anular interna. 16. El método de conformidad con la reivindicación 1 5, en donde la corriente de desperdicio es un hidrocarburo halogenado o no halogenado. 1 7. El método de conformidad con la reivindicación 1 5, en donde los rocíos chocan uno con otro para formar gotas q ue tiene un diámetro medio Sauter menor de o igual a aproximadamente 500 mieras. 1 8. El método de conformidad con la reivindicación 1 5 en donde el gas moderador es vapor o dióxido de carbono. 1 9. El método de conformidad con la reivindicación 1 5 en donde existen por lo menos dos corrientes de alimentación l íquidas y por lo menos dos de tales corrientes son incompatibles.