MX2007012334A - Metodo para llenar aparatos con solidos. - Google Patents

Abstract

La invencion se refiere a un metodo para llenar aparatos de produccion quimica con solidos utilizando un medio de dosificacion controlable y tambien un dispositivo movil para llevar a cabo el metodo. El dispositivo es adecuado, en particular, para llenar con solidos cambiadores de calor, columnas de absorcion, columnas de destilacion o reactores de haz tubular.

Description

MÉTODO PARA LLENAR APARATOS CON SOLIDOS CAMPO DE LA INVENCIÓN La presente invención se refiere a un método para llenar con sólidos aparatos utilizados en la producción química utilizando un dispositivo de dosificación regulable y un aparato que se desplaza de un lugar a otro para llevar a cabo el método. El aparato es particularmente adecuado para llenar con sólidos cambiadores de calor, columnas de absorción, columnas de destilación o reactores de haces tubulares . ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN El llenado uniforme de sólidos en tubos, haces tubulares o cambiadores de calor es de importancia decisiva para la eficiencia de estos aparatos. Los sólidos pueden ser, por ejemplo, paquetes, tales como anillos de Raschig, esferas de cerámica o catalizadores y pueden tener diferentes composiciones y geometrías, tales como, por ejemplo, las de esferas, cilindros sólidos, cilindros huecos o anillos. La técnica anterior revela métodos y aparatos para llenar reactores tubulares con catalizadores perfilados o configurados . Los documentos US 4,402,643 y EP 904 831 B (US 6,170,670 Bl) describe la alimentación de material en partículas y los aparatos asociados, siendo que el material REF.: 185257 se transporta al interior de los tubos a ser llenados por vía de un canal que se pone a vibrar. De acuerdo con el documento EP 0 904 831 cae polvo fino a través del fondo a manera de cedazo del canal dentro de un contenedor separado. Si, por ejemplo, se destruyen o dañan las piezas de catalizador moldeadas durante el llenado, el lecho de catalizador resultante ya no es homogéneo. El material fino desgastado por fricción (polvo) y los fragmentos de catalizador conducen a la formación de cavidades y canales, de manera que el flujo no uniforme a través del tubo provoca bajadas de presión reducidas o incrementadas. Esto menoscaba la eficiencia o el rendimiento del aparato. De acuerdo a la técnica anterior el polvo se separa tamizando pero mediante esto no se evita la contaminación por polvo. El polvo adherido a las partículas de catalizador tampoco se separa mediante este método. Este problema se resuelve de conformidad con la invención. BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN La invención se refiere a un método para llenar tubos con sólidos en el cual el sólido se descarga desde una tolva (2) de llenado sobre un plano inclinado que tiene canales (4) vibratorios el cual está dispuesto en una posición aproximadamente horizontal y se extiende desde el orificio de descarga de la tolva al menos hasta la conexión al tubo (5) de bajada o hasta una conexión de manguera flexible a través de el/la cual el sólido se alimenta al tubo a ser llenado, caracterizado porque en cada caso a) la altura del tubo (6) de salida montado sobre el tubo (5) de bajada se ajusta de una manera adecuada, b) se extrae polvo mediante un tubo (10) de extracción y un aparato (1) de extracción que se encuentran presentes en la proximidad de la tolva (2) de llenado y del tubo (6) de salida, y se aplica presión reducida, y c) después del llenado de los tubos el aparato montado sobre rodillos o rollos (11) se mueve para llenar tubos adicionales. De esta manera el sólido se dosifica de una manera uniforme mediante el control o la regulación de la frecuencia de vibración del canal (4) vibratorio. La cantidad dosificada o la velocidad de dosificación también se pueden ajustar, opcionalmente de manera simultánea mediante el controlador (3) de flujo cuya altura es ajustable y que tiene la forma de un rebosadero. Los tubos de bajada cuya altura es ajustable o las conexiones de manguera flexible resultan ser particularmente ventajosos/ventajosas debido a que de esta manera también es posible compensar pequeñas diferencias de altura de los tubos a ser llenados y se pueden evitar intersticios entre el tubo de bajada y el tubo del reactor. Los sólidos a ser llenados que preferiblemente tienen un tamaño medio de partícula de al menos 1 mm pueden ser piezas moldeadas de diferente tipo y adecuación, tales como, por ejemplo, anillos Raschig, esferas de cerámica, inertes o catalizadores perfilados o configurados, por ejemplo en forma de granulos, productos extruidos o aglomerados en las dimensiones comerciales. Las reacciones con estos catalizadores son, por ejemplo, la preparación de óxido de etileno, anhídrido ftálico, acroleína, ácido acrílico, metil mercaptano, sulfuro de hidrógeno y otros . DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN El objeto de la invención es el de obtener un lecho sólido, homogéneo y evitar la destrucción metálica de los sólidos. El llenado zona por zona de los sólidos se puede lograr ventajosamente mediante el método que se describe en este documento, de manera que diferentes rellenos de sólidos que tienen un volumen exactamente definido se pueden introducir simultáneamente a lo largo del perfil axial del tubo. Aplicado a una multiplicidad de tubos (por ejemplo, n = 2-100 000), el método de conformidad con la invención se caracteriza por una distribución uniforme de las alturas del llenado, de manera que cuando a los tubos se alimentan con un flujo de gas constante resultan diferenciales de presiones dinámicas con una desviación media estándar del valor medio generalmente menor al 10%. Al mismo tiempo se deberá evitar la contaminación de polvo durante el proceso de llenado. De conformidad con la invención el llenado del sólido se efectúa mediante un aparato según se muestra en las figuras 1 y 5. Con el aparato de conformidad con la invención es posible llenar simultáneamente x tubos (x = 1-50). La figura 1 muestra, por ejemplo, un aparato con el cual es posible llenar simultáneamente x = 5 tubos. Para este propósito la cantidad de sólido a ser llenada para cada tubo de reacción primero se determina de manera volumétrica o gravimétrica y se introduce inicialmente en un recipiente colector. Preferiblemente la cantidad a ser llenada se determina mediante gravimetría. El recipiente colector tiene al menos el volumen de los sólidos a ser llenados. El recipiente colector se abre y se introduce con la abertura orientada hacia abajo en una tolva 2 de llenado. Los sólidos se aflojan inicialmente por vibraciones mediante un aparato, se provoca que ejecuten movimiento oscilatorio y de traslación y se alimentan por vía de un plano 4 inclinado (canal vibratorio) de manera uniforme a un dispositivo dosificador. El número de canales en el plano inclinado corresponde al número de tubos a ser llenados simultáneamente cada vez. El dispositivo dosificador se conecta al aparato a ser llenado (por ejemplo, un tubo de reacción en reactores de haz tubular) mediante tubos 5 de bajada de altura ajustable y permite la alimentación sin perdida de los sólidos mediante un tubo 6 de salida de altura ajustable. Los aparatos que permiten una conexión directa entre el aparato para llenar lechos sólidos y el aparato a ser llenado se usan como dispositivo de dosificación. Para este propósito son adecuados tolvas, tubos y conexiones de manguera flexible. Estos dispositivos de dosificación preferiblemente se diseñan como tubos de bajada (5 y 6) de longitud ajustable o como conexiones de manguera flexible, de manera que existe una conexión continua entre el aparato a ser llenado (por ejemplo, un reactor de haz tubular) y el dispositivo dosificador de porciones. Como resultado de esto los sólidos se pueden dosificar sin pérdidas por desparrame o lo similar en los aparatos a ser llenados. Además se minimiza la emisión de polvo durante el proceso de llenado. La figura 1 muestra que en la proximidad de la tolva de llenado y de los tubos de bajada de altura ajustable se encuentra presente una conexión para cada aparato 1 de extracción y un tubo 10 de extracción mediante la cual se extraen el polvo que opcionalmente ocurre como un resultado de la aplicación de presión reducida y las partículas sólidas. Para el proceso de llenado es decisivo que el lecho sólido se alimente al aparato con un flujo de masa uniforme, lento y reproducible. Este aparato puede ser un cambiador de calor, una columna de absorción, una columna de destilación y un reactor de haz tubular. Se prefieren particularmente los cambiadores de calor de haz tubular que se usan como reactores. Estos tubos de reacción también pueden tener elementos internos (por ejemplo, termocoples) . El aparato de conformidad con la invención permite el control del flujo de masa mediante variación de la frecuencia de vibración del aparato, ventajosamente mediante un tiristor 7 de control eléctrico. La regulación del flujo de masa también es posible mediante un control 3 de flujo en la transición de la tolva de llenado a los canales vibratorios, regulador de flujo cuya altura es ajustable. El lecho sólido se debiera alimentar al aparato mediante un movimiento vibratorio uniforme del contenedor colector, del plano inclinado y del dispositivo dosificador. Ventajosamente se integran en un aparato un aparato colector (tolva de llenado) para el relleno sólido, un dispositivo de alimentación (plano inclinado) y un dispositivo dosificador. Hasta 50, preferiblemente hasta 20 de estos aparatos se pueden integrar en un dispositivo dosificador de porciones con el fin de llenar simultánea y eficientemente una multitud de tubos o lo similar. La figura 1 muestra, por ejemplo, un aparato mediante el cual se pueden llenar simultáneamente 5 tubos. Con este llenado simultáneo, reproducible, de una multitud de tubos se asegura un llenado uniforme. Para la dosificación, en un dispositivo dosificador de porciones se usan convenientemente hasta 50 unidades dosificadoras (x = 1-50), y son particularmente adecuadas 1 a 10 unidades dosificadoras (x = 1-10) en un dispositivo dosificador de porciones. Idealmente los sólidos se ponen en movimiento mediante la vibración de un plano inclinado. En este aspecto es de particular importancia el ajuste exacto y fino de la vibración con el fin de mantener la velocidad de flujo lo más uniforme posible. Este requisito lo satisfacen los motores vibradores eléctricos comerciales. La variación de la frecuencia de vibración mediante un control electrónico permite influir en la intensidad de la vibración del sólido y, en consecuencia, en su velocidad de salida. Las figuras 1 y 4 muestran, por ejemplo, una pista inclinada que tiene una disposición de n = 5 canales los cuales se pueden poner a llevar a cabo movimientos vibratorios simultáneamente. Este plano venta osamente se cierra mediante una cubierta preferiblemente transparente (por ejemplo, de plástico) con el fin de evitar una pérdida de sólidos y emisiones de polvo . En la proximidad de los orificios el dispositivo dosificador ventajosamente se encuentra presente un orificio 10 de tubo que cuando se conecta a un dispositivo de extracción asegura la remoción de polvo e impurezas.

Idealmente El aparato se monta sobre rodillos o rollos 11 de manera que puede ser operado y movido simultáneamente por una persona. Para el manejo sencillo del aparato la rueda puede ser de altura ajustable. Con el auxilio del método descrito es posible mantener la variación de la dosificación de los sólidos en general por debajo de +/- 5%. Ejemplos Ejemplo 1: Diseño de las máquinas de llenado (figuras 1-6) : a) La máquina de llenado tiene el siguiente diseño: * Extracción en la parte (1) superior de la máquina de llenado y en los tubos (10) de salida. * Cinco tolvas (2) de llenado. * Rampa (3) con tuercas de mariposa a la salida al canal (4) vibratorio para ajustar el suministro (control de flujo de altura ajustable) . * Canal (4) vibratorio por vía del cual se transporta el catalizador a los tubos (5) de bajada. * Potenciómetro (7) para ajustar la intensidad de la vibración de la placa vibratoria. * Un rollo (11) de transporte ajustable. * Dos manijas (8, 9) . * Extensiones de los tubos (6) de salida con tuercas de mariposa y salida cónica que ajusta dentro de los tubos del reactor. b) Ajuste y optimización del tiempo de llenado en las máquinas de llenado: * La máquina de llenado se monta por encima de los tubos a ser llenados. * En general el tiempo de llenado se puede ajustar mediante dos parámetros: * mediante la rampa que actúa como controlador de flujo de altura ajustable y ajustable mediante tuercas 3 de mariposa a la salida de la placa vibratoria * mediante un potenciómetro 7 que controla la vibración de los canales de salida. Es conveniente ajustar el orificio de la salida aproximadamente mediante la tuerca 3 de mariposa y efectuar el ajuste fino mediante el potenciómetro 7. Las primeras llenadas se usan para optimizar adicionalmente la máquina. La altura de llenado sirve para verificar el llenado correcto de los tubos. La máquina es demasiado rápida si la altura de llenado del tubo es excesiva, o la máquina transporta el catalizador con demasiada lentitud al interior del tubo si la altura de llenado del tubo es demasiado baja. En ambos casos la velocidad de llenado se regula mediante los dos parámetros precedentemente mencionados de manera que los tubos se llenan de la manera más homogénea posible. c) Llenado del catalizador: Los sólidos preferiblemente se llenan zona por zona de manera que se introducen simultáneamente diferentes rellenos de sólidos a lo largo del perfil axial del tubo de reacción con alturas de llenado, volúmenes de llenado y masas exactamente definibles. Los tubos de reacción que contienen elementos internos para controlar el reactor preferiblemente se llenan de manera que se dosifica al interior del tubo al menos una partícula de catalizador por segundo, y por lo tanto se evita la formación de zonas muertas y canales que resultan con un incremento del diferencial de la caída de presión. El rollo 11 de transporte de la máquina de llenado se ajusta de manera que después de cada serie de llenados la máquina convenientemente se puede empujar hacia delante. El catalizador a ser llenado se empaqueta en recipientes colectores, por ejemplo, camisas (1 camisa/tubo) . La invención también se refiere a un aparato que se desplaza de un sitio a otro para llenar tubos con sólidos que comprende a) una tolva (2) de llenado para almacenar el sólido, b) un plano inclinado que tiene canales (4) dispuestos sobre y que se dispone una posición aproximadamente horizontal y se extienden desde el orificio de descarga de la tolva hasta al menos la conexión al tubo (5) de bajada a través del cual el sólido se alimenta a los tubos a ser llenados, caracterizado porque en cada caso c) el tubo (6) de salida conectado al tubo (5) de bajada es de altura ajustable, d) es posible aplicar presión reducida y extraer polvo mediante un tubo (10) de extracción y un aparato (1) de extracción en la proximidad de la tolva (2) de llenado y del tubo (6) de salida, y e) el aparato se monta sobre rodillos o rollos (11) . La sección transversal del tubo de bajada es cuando mucho igual a la sección transversal del tubo a ser llenado.

Preferiblemente tiene una sección transversal más pequeña y se estrecha cónico en sus extremos de manera que ajusta dentro del tubo a ser llenado. BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS La figura 1 muestra un conjunto de conformidad con la invención (vista en elevación lateral) de un dispositivo dosificador de porciones para el llenado simultáneo de cinco tubos con sólidos en forma de partículas. La figura 2 muestra un conjunto de conformidad con la invención de la tolva de llenado y de la conexión para un aparato de extracción de un dispositivo dosificador de porciones para el llenado simultáneo de cinco tubos con sólidos en forma de partículas (vista en planta superior) . La figura 3 muestra un conjunto de conformidad con la invención de los tubos de bajada y de la salida de altura ajustable de un dispositivo dosificador de porciones para el llenado simultáneo de cinco tubos con sólidos en forma de partículas (vista en elevación frontal). La figura 4 muestra un conjunto de conformidad con la invención de los canales vibratorios de un dispositivo dosificador de porciones para el llenado simultáneo de cinco tubos con sólidos en forma de partículas (vista en planta superior) . La figura 5 muestra un conjunto de conformidad con la invención (vista en elevación lateral) de un dispositivo dosificador de porciones para llenar un tubo con sólidos en forma de partículas. La figura 6 muestra un conjunto de conformidad con la invención (vista en planta superior) de un dispositivo dosificador de porciones para llenar un tubo con sólidos en forma de partículas. Los números en las figuras designan: 1) Conexión para aparato de extracción 2) Tolva de llenado 3) Control de flujo de altura ajustable 4) Plano inclinado con canal (es) vibratorio (s) 5) Tubo de bajada 6) Salida de altura ajustable (tuerca de mariposa) 7) Caja de interruptores 8) Manijas de acarreo 9) Manija de empuje 10) Tubo de extracción 11) Rollo de transporte de altura ajustable Se hace constar que con relación a esta fecha, el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención, es el que resulta claro de la presente descripción de la invención.

Claims (14)

1. REIVINDICACIONES Habiéndose descrito la invención como antecede, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes reivindicaciones : 1. Método para llenar tubos con sólidos en el cual el sólido se descarga de una tolva de llenado a un plano inclinado que tiene canales vibratorios, el cual se dispone en una posición aproximadamente horizontal y se extiende del orificio de descarga de la tolva al menos hasta la conexión al tubo de bajada o hasta una conexión de manguera flexible, tubo de bajada o conexión de manguera a través de el/la cual el sólido se alimenta a los tubos a ser llenados, caracterizado porque en cada caso a) se ajusta de una manera adecuada la altura del tubo de salida conectado a un tubo de bajada, b) se aplica presión reducida a través de un tubo de extracción y de un aparato de extracción que se encuentran presentes en la proximidad de la tolva de llenado y del tubo de salida, y se extrae el polvo, y, c) después de llenar los tubos el aparato montado sobre rodillos o rollos se mueve para llenar otros tubos.
2. 2. Método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque se usan sólidos que tienen la geometría de esferas, cilindros sólidos o huecos, estrellas o anillos.
3. 3. Método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque se llenan cambiadores de calor tubulares 1 o de tipo placa que se usan como reactores.
4. 4. Método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque la cantidad de sólido a ser llenada se determina para aparatos inicialmente mediante determinación volumétrica o preferiblemente gravimétrica y se alimenta a las tolvas de llenado del dispositivo dosificador de porciones en forma suelta o en recipientes colectores, siendo que los recipientes colectores ventajosamente permanecen en las tolvas de llenado.
5. 5. Método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque se llenan simultáneamente en paralelo hasta 50 aparatos.
6. 6. Método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque el dispositivo de alimentación se diseña de manera que las tolvas que contienen los sólidos se vacían sobre un plano inclinado que tiene canales paralelos en un número correspondiente a los tubos de reacción a ser llenados en cada caso y se cierra mediante una cubierta.
7. 7. Método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque los sólidos se llenan zona por zona y se introducen simultáneamente diferentes rellenos de sólidos a lo largo del perfil axial del tubo de reacción con alturas de llenado, volúmenes de llenado y masas exactamente definidas.
8. 8. Método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque los tubos de reacción que contienen elementos internos para controlar el reactor se llenan de manera que se dosifica al interior del tubo al menos una partícula de catalizador por segundo.
9. 9. Método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque la cantidad dosificada o la velocidad de dosificación de los sólidos a ser llenados se ajusta mediante un control de flujo cuya altura es ajustable.
10. 10. Método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el dispositivo dosificador de porciones se monta sobre rodillos o rollos cuya altura es ajustable de manera que se pueden operar y mover simultáneamente por una persona.
11. 11. Aparato capaz de desplazarse de un sitio a otro para llenar tubos con sólidos caracterizado porque comprende a) una tolva de llenado para almacenar el sólido, b) un plano inclinado que tiene canales vibratorios que se disponen en una posición aproximadamente horizontal y se extienden desde el orificio de descarga de la tolva al menos hasta la conexión a los tubos de bajada o hasta una conexión de manguera flexible, tubos de bajada o conexión de manguera flexible a través de el/la cual el sólido se alimenta a los tubos a ser llenado, caracterizado porque en cada caso c) es posible ajustar la altura del tubo de salida conectado a un tubo de bajada, d) es posible aplicar presión reducida y extraer polvo a través de un tubo de extracción y un aparato de extracción en la proximidad de la tolva de llenado y del tubo de salida, y e) el aparato se monta sobre rodillos o rollos .
12. 12. Aparato de conformidad con la reivindicación 11, caracterizado porque la sección transversal del tubo de salida es cuando mucho igual a aquella del tubo a ser llenado.
13. 13. Aparato de conformidad con la reivindicación 11, caracterizado porque el tubo de salida se estrecha cónico en su extremo, y este extremo tiene una sección transversal menor que la del tubo a ser llenado.
14. 14. Aparato de conformidad con la reivindicación 11, caracterizado porque el plano inclinado con los canales vibratorios se cierra mediante una cubierta para impedir la salida de polvo.