MX2011009374A - Modulo multifuncional de disco de giro. - Google Patents

Abstract

La presente invención se relaciona con un módulo multifuncional que comprende una o más unidades seleccionadas del grupo que consiste en unidades de reactor, unidades de filtro, unidades de membrana, unidades de reactor-separador, unidades de clarificador, unidades de purificación, unidades de extractor y unidades de mezclado. Las unidades están conectadas en paralelo o en serie o ambos entre sí, y cada unidad tiene cuando menos un miembro que tiene una superficie, cuya superficie está girando con el miembro. El miembro está girando alrededor de un eje que hace a la unidad operar bajo fuerza centrífuga. Una o más cámaras para fluidos son co-giratorias con un miembro giratorio. La presente invención se relaciona además a unidades que podrían usarse en un módulo multifuncional de giro, y el uso del módulo funcional de giro.

Description

MODULO MULTI FUNCIONAL DE DISCO DE GIRO presente invención se relaciona; con un módulo multifuncional , unidades para usarse f? un módulo multifuncional , un proceso para operar un módulo multifuncional , y uso de un módulo multifuncional .

Antecedentes Los reactores de giro, etc., son inusuales de procesos industriales aún cuando hay variaá patentes que3 describen discos de giro. Los reactores de disco de giro descritos por las patentes frecuentemente son complicados y no útiles a escala completa o procesos de escala piloto. La técnica está utilizando la fuerza centrifuga que necesita diseño muy cuidadoso y demanda sobre partes y ¡ materiales , que también serán más evidentes cuando se aplican reacciones químicas a la técnica. Por lo tanto, un probílema a resolver por la presente invención es como diseñar un módulo de reactor de disco de giro que llenarán criterios tales como mezclar fluidos inmiscibles, producción de rendimientos elevados, separación de productos, etc. Otro problema es la limpieza del reactor, y de esta manera la capacidad de acceso al interior del reactor. Todavía otro p4roblenji es como lograr la multifunción a un módulo de reactor de disco de giro.

La Invención Consecuentemente, la presente invención proporciona í una solución a los problemas técnicos arriba mencionados proporcionando un módulo multifuncional de giro o un módulo multifuncional , que comprende una o j más unidades seleccionadas del grupo que consiste en unidades de reactor, unidades de filtro, unidades de membrana', unidades de separación de reactor, unidades de clarificacdjón, unidades de purificación, unidades de extracción, unidades) de contactor y unidades mezcladoras, etc. El módulo multifuncional de giro tiene que tener cuando manos una unidad que tiene un miembro I que gira alrededor de un eje. Las unidades del módulo ? multifuncional pueden estar conectadas en para|lelo o en serie o ambas entre si. El módulo puede tener una oj más entradas y una o más salidas, y el módulo podría comprender también una i base para las unidades. La base podría tener conexiones entre las unidades integradas en la base, o las conexiones entre las unidades podría estar entre las unidade^ arriba de la base. Una cubierta o una caperuza podría v cubrir la base y las unidades dejando las entradas y la sabidas para ser conectadas a alimentaciones y recolecciones de; producto final en el exterior de la cubierta o caperuza. 1 Las operaciones de unidad llevadas i a cabo por el módulo podrían ser una combinación de mezclado, amasado, reacción, separación, etc., o el módulo puede ser una i combinación de dentro de la misma operación uriitaria, de esta manera el módulo por ejemplo podría separar fracciones diferentes de una mezcla dentro de un módulo que tiene diferentes unidades de s.eparación. Un módulo] de conformidad con la invención podría ser una alternativa que lleva a cabo un paso o síntesis de varios pasos, de esta ! manera ser una combinación de unidades de reactor y unidadesj de separación, etc. El módulo multifuncional de giro do La invenciói, comprende unidades que operan bajo diferentes modos, por ejemplo una unidad de reactor dentro del módplo facilita el contacto entre los reactivos que puede ocurrijr una reacción.

Una unidad de filtro es una unidad en donde un filtro es uno j de los componentes, una unidad de membrana: es una unidad similar. En una unidad de filtro o una unidad de membrana, partículas o moléculas se separan de los fluidos. En una unidad de reactor-separador, las reacciones ocurren también como separación de la mezcla de producto, j Una unidad de clarificación es una unidad en donde el líquido se clarifica de partículas o cieno, y una unidad de purifjicador purifica por ejemplo un fluido. Una unidad de extractor facilita la extracción de por ejemplo substancias de un ¿luido a otro o la extracción podría ser o de un gas para o ¡ de un líquido.

Una unidad de contactor podría ser un lecho empacado o un lecho fluidizado. Una unidad mezcladora podría, por ejemplo, mezclar dos fluidos inmiscibles para producir: por ejemplo una i emulsión, o una dispersión, pero otros tipjos de mezclado también podrían realizarse en una unidad mezcljadora.

Las unidades del módulo multjifuncional de conformidad con la presente invención puede tener cuando i menos un miembro que tiene una superficre, cujja superficie es giratoria con el miembro. La superficie mencionada es la superficie en la que ocurre la operación, de j esta manera la superficie en la presente se llama superficiej de operación o solamente superficie. Las operaciones podríarj ser mezclado, reacción, separación, etc. El miembro giratorijo podría ser de cualquier tipo que gira alrededor de un ejj'3, el miembro podría ser un disco, tal como un miembro es Ipor ejemplo un disco plano denominado aquí disco T. Otro ejemplo es un cono- disco que es un cono con un extremo abierto ! volteado hacia arriba, denominado a continuación disco Y. Todavía otro tipo de miembro giratorio es una estructura más ¡complicada con superficies mejoradas, con dos superficie^ horizontales separadas por una pluralidad de páreles que rodean el eje de i rotación y cuyas paredes se extienden di ve rg4nt:ement<; desde- una superficie horizontal hacia la superfi ie horizontal i i opuesta de este tipo de miembro se denomina: a continuación disco Z. Todavía otro tipo de miembro giratorio es una estructura más complicada con superficies mejjoradas, con dos I superficies horizontales separadas por una pluralidad de paredes que rodean el eje de rotación y cuyas paredes se extienden divergentemente desde una superficie horizontal hacia la superficie horizontal opuesta, este Itipo de miembro se llama a continuación disco Z. Todavía otro ¡ tipo de miembro es el disco delta que tiene una forma semejante a un cono volteado hacia abajo con un pequeño extremo¦ volteado hacia arriba, este tipo de miembro se denomina a continuación disco I ?. El miembro giratorio de conformidad con la invención de esta manera se podría seleccionar del grupo que consiste en discos T, los discos Y, los discos Z, o lols discos ?. La superficie de operación del miembro giratorio ¡podría estar en las superficies fuera de los discos T, los ¡ discos Y, los discos Z y los discos ?, o la superficie de operación de operación podría estar integrada con el miembro en forma de ¦ j uno o más canales. El miembro es giratorio alrededor de un í eje durante la operación y está operando bajo fuerza i centrifuga, creando de esta manera transporté de productos, mezclado de productos, separación de componentes, etc., y se puede realizar en un número de niveles y conexiones con los discos o entre discos. La fuerza centrifuga hfice más pesado? los componentes se transportan fuera del centro de un miembro i del borde circunferencial y solamente una parte de la I distancia al borde del miembro. El número de revoluciones que j con que el miembro está girando podría ajustar' para optimizar la operación predicha. Una o más cámaras están! co-girando con el miembro giratorio y recogie^ndo los materiales desde el miembro. Las cámaras pueden estar rodea¡ndo el borde circunferencial del miembro, o la cámara podría ser inferior al borde circunferencial del miembro, o laj cámara podría estar sobre el borde circunferencial del miembro, ola cámara podría estar en el borde circunferencial del Iniembro. Dentro de la cámara podría un estator disponerse opuesto al miembro giratorio. Las cámaras podrían ser cámaras de I emparej ado que tienen uno o más dispositivos de emparejado, que podrían ser discos de emparejado, tubos de emparejado i o pasajes de emparejado o combinaciones de los mismos. 1 Ei pasaje de i emparejado podría estar cerrado o abierto, y los dispositivos de emparejado se disponen a la cámara para ajustar una superficie de los fluidos de la cámara a u cierto nivel predeterminado dentro de la cámara de emparejado giratorio.

Los dispositivos de emparejado podían estar conectados a las cámaras de emparejado desde abajo y haciendo posible de esta manera conducir fuera los fluidos por gravitación. La alimentación de fluidos a canales dentro de uh disco también podría disponerse junto con un tubo de emparejado, dicha disposición hace posible alimentar fluidos; a diferentes niveles dentro de un disco que tiene varias tapas o canales dentro del disco. Un tubo de emparejado eje alimentación consiste de dos tubos uno de los fluidos condeciendo hacia el canal y un juego de superficie de fluido a un nivel predeterminado en un compartimento de entrada en el disco.

Uno o más discos de emparejado podrían estar centrados en el eje del miembro giratorio qué conduce fuera los fluidos que están cercanos al centro de la superficie o podrían ser el par disco emparejado que tiene un radio í correspondiente al miembro giratorio, y ¡ el disco de emparejado podría ser un estator que se dispone: opuesto al I I miembro giratorio. Los discos de emparejados! podrían tener cualquier diámetro todo dependiendo de la fracción de los fluidos que deben conducir fuera de los discos giratorios.

I Los fluidos de esta manera podrían bombearse ;hacia arriba a i través del eje de un estator o un miembro giratorio por los discos de emparejado.

El módulo de la presente invención! también puede comprender uno o más separadores estáticos cdnectados a las i unidades que tienen miembros giratorios, ¿os separadores estáticos podrían estar conectados a las unidades que tienen miembros giratorios. Los separadores estáticos podrían estar conectados a las unidades en paralelo, o en sqrie, o ambos, a las unidades dentro de módulo. De conformidad 'con esto, puede el módulo cdnsistir de una o más unidades que 'tienen miembros i giratorios y uno o más separadores estáticos. .Los separadores I estáticos podrían seleccionarse de tanques de; sedimentación, i ciclones, coalescer, contractores, filtrcjs, membranas, miembro de afinidad. Uno o más separadores de 'alta velocidad, o una o más centrífugas de decantador, o combinaciones de las mismas podrían conectarse a las unidades en paralelo, o en I serie, o ambos, a las unidades dentro del módulo. Luego el módulo podría estar una combinación de las unidades que tienen miembros giratorios junto con! cualesquiera combinaciones de separadores estáticos, separadores de alta i velocidad y centrífugas de decantador. j La presente invención también se relaciona con una unidad de reactor o una unidad mezcladora.! La unidad de reactor o la unidad mezcladora comprenden c'uando menos un miembro giratorio que tiene una superficie, «puya superficie i está girando con el miembro, y el miembro siendo seleccionado del grupo que consiste de discos T, discos Y, Discos Z y discos ?. El miembro giratorio de la unidad gira alrededor de un eje que hace la unidad operar bajo fuerza centrí fuga unidad de reactor o la unidad mezcladora comprende también una o más entradas para fluidos arriba del miembro en el centro del disco en el eje o dentro de una distancia radial desde el centro del disco, que los fluidos j se mezclan, o reaccionan o transportan, o combinaciones 1 de los mismos mediante velocidad radial al borde circunferencial del I miembro. La unidad comprende además una o is cámaras para fluidos que co-giran con el miembro, Las cámaras pueden ser rodeando el borde circunferencial del miembroj o las cámaras pueden estar debajo del borde circunferencial: del miembro, o las cámaras pueden estar sobre el borde circunferencial de miembro, o las cámaras pueden estar ' en el borde circunferencial del miembro. ¡ j La unidad de reactor o la unidad mezcladora puede comprender una o más entradas para fluidos en ol con tro de] disco en el eje que conduce fluidos hacia canales dentro del miembro giratorio. Los canales dentro de los discos están yendo desde el centro de la circunferencia en dirección radial que conduce a los fluidos entrantes del borde circunferencial. El uno o más canales se pueden comunicar entre si en uno o más lugares de conexión hacjiendo que dos o más fluidos se mezclen y/o reaccionen entre sí. Los canales se pueden disponer en varios niveles en el disco. Canales de diferentes niveles se pueden contar para forzar dos o más fluidos a mezclarse y/o reaccionar entre sí. Dos o más I canales en el mismo nivel se pueden conectar que dos o más fliudos podrían mezclarse y/o reaccionar entrej sí.

La presente invención se relaciona , además con una unidad de filtro o unidad de membrana que comprende cuando menos un miembro que tiene una superficie, buya superficie está girando con el miembro, y el miembro siendo seleccionado del grupo que consiste en discos T, discos : Y, Discos Z y discos ?. El miembro está girando alrededor de un eje haciendo que la unidad opere bajo fuerza centrífuga, y el i miembro comprende cuando menos dos compartimentos divididos por una membrana en un filtro o. ambos. Una jo más en radas para fluidos se fijan arriba de la superficie de disco en el centro del disco en el eje o dentro de la díistancia radial desde el centro, y una parte de de los fluidas está yendo a i través del filtro o yendo a través de la membrana y siendo i i transportada mediante velocidad radial al borde circunferencial. La unidad de filtro o la unidad de membrana i comprende además una o más cámaras para fluidos que co-giran con el miembro. Las cámaras podrían rodear el borde I circunferencial del miembro, o las cámaras j podrían estar debajo del borde circunferencial del miembro, o las cámaras i podrían estar sobre el borde circunferencia del miembro, o i las cámaras podrían estar en el borde circunferencial del miembro.

Las cámaras arriba mencionadas para Af luidos podrían ser cámaras de emparejado que tienen uno o¡ más discos de emparejado, tubos de emparej ado o pasaje dej emparejado, o combinaciones de los mismos, dispuestos a la superficie de los fluidos dentro de una o más cámaras de emparejado. El i pasaje de emparejado podría estar cerrado o abierto. Los I discos de emparejado, tubos o pasajes se puedan disponer para conducir fuera los fluidos desde las cámaras, !hacia una o más salidas en dirección radial desde el miembro, 'hacia una o más salidas debajo del miembro, o hacia una o más; salidas arriba del miembro o a través del eje arriba o abajo, o combinaciones de los mismos.

La presente invención también se relaciona con una unidad de reactor-separador que comprende cuando menos un miembro que tiene una superficie, cuya superficie está girando con el miembro, y el miembro siendo Seleccionado del grupo que consiste en discos T, discos Y, Discos Z, y discos ?. El miembro del reactor-separador está giranjdo alrededor de i I 12 i I un eje que hace que la unidad opere bajo fuerza centrifuga.

La unidad también puede comprender una o más entradas para i fluidos arriba de los discos, pero las entradas también estar debajo del disco. La unidad de reactor separador comprende una o más cámaras de emparejado que tienen tubos de emparejado cuyas cámaras de emparejado son cd-giratorias con los miembros. Los tubos de emparejado conectados a las cámaras ajustarán la superficie de los íjluidos en las cámaras. Los miembros giratorios y las cámaras co-giratorias están dispuestos en el mismo eje que un separador cei.trí fugo, I que podría ser de cualquier tipo y estar dispuesto arriba, I debajo o alrededor de los miembros giratorias y las cámaras co-giratorias. El miembro giratorio y la cámara co- {giratoria se puede centran en el mismo ejé que un tazón centrífugo que tiene una pila de discos de separación dentro del rotor centrífugo. El rotor centrífugo, laj pila de discos de separación se pueden centrar debajo o arriba del mismo en el mismo eje. La pila de discos de separación y rotor I centrífugo están co-girando con el miembro y las cámaras de emparejado. Cuando menos uno de los tubos dé emparejado o pasajes de emparejado puede estar conectadó entre cuando menos una de las cámaras de emparejado y el rt>tor centrífugo conduciendo los fluidos hacia el rotor centrí fijigo . i La presente invención se relaciona j además con una unidad de extractor que comprende cuando menoi un miembro que I tiene una superficie, cuya superficie está \ girando con el miembro, y el miembro siendo seleccionado del grupo que i consiste en discos T , discos Y , discos Z y discos ? . El miembro del extractor está girando alrededor' de un eje que hace que la unidad opere bajo fuerza centrifuga. La unidad de extractor comprende una o más cámaras de j emparejado que tienen tubos de emparejado, cuyas cámaras de Emparejado están I co-girando con los miembros. Las entradas para fluidos y gas, o líquidos, se disponen de modo que los flujos están a co- I corriente de la contra corriente a través dé la unidad. Un rotor centrífugo puede tener un tazón centrífugo y una pila de discos de separación en el mismo eje que el miembro giratorio y las cámaras co-giratorias . El rptor centrífugo puede rodear el miembro giratorio, estar scjbre el miembro giratorio o debajo. Los discos de separación | de esta manera podrían rodear al miembro giratorio y la ; cámara de co- j rotación, o los discos de separación podrían estar debajo o i arriba del miembro giratorio. Un tubo de emparejado o un disco de emparejado podría transferir fluidos ! hacia el tazón centrífugo desde el miembro giratorio que tienfe la cámara co-giratoria. j Las unidades arriba mencionadas pueden tener una placa o una cubierta centrada en el eje delj miembro fijada para cubrir la superficie del miembro o fijada coextensiva a I la superficie del miembro dejando un espacio <ntre la placa o I la cubierta y el miembro giratorio. La plac o Ja cubierta j podrían ser estacionarias o podrían estar 'girando con un número de revoluciones diferente que el miembro giratorio, y i la placa o cubierta podría estar co-girando | con el miembro I giratorio o ser contragiratorio con el miembro giratorio. La cubierta o placa podría ser intercambiada térmicamente por fluidos de intercambio de calor. Un disco! de emparejado podría estar descargando los fluidos a través de la salida en el ej e de la placa estacionaria o la cubierta¦ stacionaria, o una bomba podría estar conectada a la enf raila para bombear los fluidos fuera a través de la salida en el ¡ej e .

Los miembros giratorios arriba njiencionados , es decir, los discos, de la invención podrían jestar cubiertos por un alojamiento, y el alojamiento podríaj proporcionarse j con entradas ¦ y salidas para fluidos, tales como fluidos j líquidos, soles, gases, partículas fluidi^adas, etc. El I alojamiento podría estar sellado para contener un medio gaseoso. Las unidades también podrían estar! herméticamente selladas. Los empaques herméticos al gas podtían sellar las i i partes y el eje giratorio en los lugares de transición entre i las diferentes partes.

Cuando menos una superficie de lost mismos o cuando menos una parte de la superficie de los miembros de la presente invención podría estar revestida 1 con uno o más catalizador .

En lo que sigue la presente invención se describirá con ayuda de las figuras . Las Figuras 1 a 15 solamente son ejemplos de las invenciones que explican la invención y no se pretenden para limitar el alcance de la invención Breve Descripción de las Figuras La Figura 1 muestra un módulo de giro de conformidad con la invención. i La Figura 2 muestra un disco en T de conformidad con la invención, , La Figura 3 muestra un disco en T don un estator de conformidad con la invención. ; La Figura 4 muestra una entrada a, un disco T que i tiene canales de conformidad con la invención'.

La Figura 5 muestra otra vista del disco T que tiene canales .

La Figura 6 muestra todavía otra vista del disco T que tiene canales .

La Figura 7 muestra una membrana o unidad de filtro de conformidad con la invención. i I La Figura 8 muestra un disco ? dentro de un separador centrífugo de conformidad con la invención.

La Figura 9 muestra otro disco '? dentro de un separador centrífugo de conformidad con la invención.

La Figura 10 muestra una unidad de disco ? de conformidad con la invención. ¡ i La Figura 11 muestra una .unidad hermética de conformidad con la invención.

La Figura 12 muestra otra unidád hermética de I conformidad con la invención.

La Figura 13 muestra un disco. Z de conformidad con la invención.

I La Figura 14 muestra un disco Y de: conformidad con la invención.

La Figura 15 muestra un dibujo, detallado de un tubo de emparejado colocado debajo del disco T de conformidad con la invención.

Descripción Detallada de las Figuras j La Figura 1 muestra un módulo multifuncional que tiene cuatro unidades 1, las unidades pueden tener diferentes tamaños, ser de tipos de operaciones diferentes, etc. Un ? i módulo podría tener unidades 1 seleccionadas ! de unidades que tienen miembros giratorios, es decir, los discos, de la invención, separadores estáticos, separadores de alta i velocidad o centrífugas decantadoras. En 1 Figura 1, las unidades están debajo de una caperuza 2 en una base. Una alimentación 4, hacia el módulo y una línea 5 de producto fuera del módulo se muestran en la figura ilustrando que el I módulo de proceso es continuo. Como están ctonfiguradas las I unidades en los módulos depende del espacio, tipo de i operaciones y secuencia de operaciones, las Unidades podrían estar conectadas en serie y de esta manera [las unidades se pueden poner en una hilera o las unidades se Ipodrían colocar en un cuadrado que se muestra en la figura, 'lina combinación I de unidades conectadas en serie y en paralelo entre sí es una I alternativa al módulo mostrado en la Figura ¡ 1, otra podría ser que todas las unidades estén conectadajs en paralelo.

Todas las unidades en un módulo podrían est¡ar "girando" o tener partes que giran alrededor de un eje, o! algunas de las unidades pueden ser unidades estacionarias. ' La Figura 2 muestra dos equipos de conformidad con j la invención, en la Figura 2 se ilustran dos disposiciones diferentes en la figura una en cada lado del e|je 6 A + B. A y B representan dos tipos diferentes de equipós, pero A y B i I í i representan también dos entradas diferentes | de alimentación de reactivos que reaccionarán entre si y form&rán un producto C. En el lado A del equipo un estator 7 está dispuesto arriba del disco T 8. El estator 7 y el disco T 8 están dispuestos j en de modo que se hace un espacio entre el , estator 7 y el i disco 8 para facilitar espacio para reaccione^. El movimiento de fluido creado por el estator 7 y el ¡disco 8 pueden I facilitar mejor movimiento de fluido para j mejor reacción entre diferentes componentes en las alijmentaciones de entrada. En el lado B del equipo no hay estajtor que deje la superficie de reacción abierta. Las alijmentaciones de reactivos A y B tienen entrada en el centro ' del disco T 8, pero los reactivos también podrían dejarse dentro de una parte de distancia radial desde el centro,, los reactivos empiezan a reaccionar y mezclarse para formar1 una película o capa delgada en la superficie de disco. L s reactivos y productos se transportan mediante fuerza centjrífuga al borde del disco en donde una cámara 9 recoge el material. El número de revoluciones que gira el disco depende I de propiedades diferentes tales como viscosidad de mezclé de reacción.

I tiempo de reacción etc. La cámara 9 es co-giratoria con el disco 8. En la Figura 2 el disco se representa mediante un i disco fijado a una flecha 10 pero de conformidad con la invención también se incluye que el disco 8 jno esté fijado a una flecha en su lugar el disco se monta en la cámara 9, cuya cámara está conectada a la fuerza de impulsión del motor de conformidad con esta alternativa, esta alternativa no se muestra en la figura. Un tubo 11 de emparejado está conectado desde debajo del disco a la cámara 9 para transporte de la mezcla C de producto fuera de la cámara. De | conformidad con esta colocación del tubo 11 de emparej ajdo, es posible transportar C por gravedad desde la cámara 9. La presión dinámica fuerza los fluidos fuera de la cáraar^ .

La Figura 3 muestra una unidad que jiene un disco T con una cámara co-giratoria para productosj. La mezcla de proceso se transporta por el disco 12 de emparejado desde la cámara co-giratoria de conformidad con esta alternativa de la invención, y la mezcla de proceso se bombea jntonces fuera a través de la flechas 13 de estator. Un aloj'ani unto 14 está cerrando el disco de los alrededores que I el gas podría añadirse. La Figura 3 también muestra como el 'calor a y desde las unidades se transfiere por los fluidos dé intercambiador térmico. Los fluidos de intercambiador térmico se transportan en canales 15 a través de la flecha 216 giratoria desde debajo opuesto a la superficie de proceso ele disco 8. El disco 8 de conformidad con esta alternativa n|o está fijado a la flecha 6 giratoria, en su lugar el disco 8 está montado a la cámara co-giratoria . Un estator 7 que podría ser disco de emparejado, pero no necesariamente, se fija a^ la flecha 13 de estator.

I Las Figuras 4, 5 y 6 muestran un disco T que tiene i canales 17 de proceso integrados. Las entradas 18 están alimentando fluidos de proceso a los canales 17. En la Figura 4, un tubo 9 de emparejado asegura el nivel superficial en una trayectoria 20 de fluido de proceso conectada a la Figura i 17. La Figura 6 muestra tubos 21 de salida que conducen fuera los productos de proceso de las cámaras co-giratorias dentro del disco, que no se muestran en detalle en 1$ Figura 6.

La Figura 7 muestra una unidad de filtro o de membrana de conformidad con la invención. Los fluidos de j proceso se conducen hacia la cámara 22 en doride un filtro 23 o una membrana 23 está dividiendo la cámara 22 en dos j compartimientos. Los fluidos de proceso se Reparan a través del filtro o la membrana o ambos se concentran y filtran, o j por permeación se transportan mediante fuerza ¡ centrífuga para ser recogidos en cámaras co-giratorias, np mostradas en detalle en la Figura 7. Un tubo 7 de emp^i rej ido está transfiriendo concentrado desde la cámar¡a co-giratoria I pretendida para recoger concentrado arriba á través de una flecha 13 de estator. El filtrado o el permea!do se transfiere i mediante el tubo 25 de emparejado a través de la flecha 13 de estator. Un tubo de emparejado o disco de emp'arejado bombeará tanto concentrado como filtrado/permeado á través de la flecha de estator. Los discos de emparejado podrían intercambiarse uno o ambos tubos 24 y 25 eje emparejado de i conformidad con una alternativa. i La Figura 8 muestra un disco ? 36 dentro de un i I tazón 27 centrífugo de conformidad con la j invención. Esta i alternativa es sin un extractor. Las entradas 287 para i fluidos de proceso se centran en una flecha) de est.ator que alimenta fluidos de proceso y hacia un espacip entre el disco ? 26 y un cuerpo 29 de rotor. Los fluidos de jproceso se hacen reaccionar y la mezcla de producto se transporta en la superficie del disco ? 26 para ser recogidos n una cámara 30 I i co-giratoria que es de conformidad con esta modalidad de un tazón 27 centrífugo. Dentro del tazón centrífugo está una i pila de discos 31 de separación. Los discos 3| d3e separación proporcionan una superficie mejorada al equipó de separación.

La mezcla de producto se separa y las fracciones diferentes í de la mezcla de producto se bombean fuera del tazón i centrífugo mediante no o más discos 32 de emparejado. Los I fluidos de intercambiador térmico se alimentan desde la i entrada 33a hacia el disco ? 26 conduciendo de esta manera i calor hacia y desde las reacciones de proce so . Los fluidos I intercambiados en calor se recogen en una | cámara 34 y se transfieren fuera del tubo 35 de emparejado.

La Figura 9 muestra un disco ? alternativo con un extractor. De conformidad con esta alternativa el gas se í puede alimentar a través de una entrada o salida a través de la flecha 33c hacia o fuera del espacio 36 <$ntre el disco ? hacia o fuera del espacio entre el disco ? 26j y cuerpo 29 de3 rotor y se conecta con l a salida o entrada '33b y la unidad actuará como un extractor. ' La Figura 10 muestra un disco ? ?d que tiene un i tubo 37 de emparejado o un disco 37 de emparedado en el fondo del disco que transporta fluidos de proceso eje la cámara 38.

Los fluidos se transportan a través de l flecha 39 de estator. Como una alternativamente un disco de? emparejado i podría estar transportando fluidos de la cámara 38 a través de la flecha 40 giratoria, no mostrada en laj Figura 10. Las entradas 41 de alimentación que alimentan ¡los fluidos de proceso hacia el disco ? y los fluidos i se transfieren I mediante fuerza centrifuga hacia debajo de la cámara 38 a través de los fluidos se transfieren mediante fuerza centrífuga a la cámara 38 en donde los fluidps se recogen i antes del transporte adicional. j La Figura 11 muestra una unidad hermética que tiene un disco T 44. De conformidad con esta versión de la presente i invención, los fluidos de proceso se alimentan a través de la flecha 43 de rotación a la superficie superior del estator 42. Los fluidos de proceso se bombearáJ debajo de la superficie del disco T 44 a través de la flecha 43 giratoria desde la cámara. Los fluidos de interca|mbiador térmico también se transportan arriba y abajo a través de la flecha 43 de rotación para transferencia térmica hacia y desde el i disco T 44, para transferir calor hacia y desde el disco T 44. Un alojamiento 45 está sellando el disco T desde el ambiente circundante. La Figura 12 también muestra una unidad de disco T hermético. De conformidad con esta alternativa, los fluidos de proceso se alimentan a través tíe la entrada 46 en el alojamiento 45. Los fluidos de procfeso se conducen fuera a través de la salida 47 en el aloj amiento . Un intercambiador 48 térmico está centrado ¡ en la flecha giratoria para intercambiar calor de los fluidos de intercambio térmico internamente a y desde el' disco T.

La Figura 13 muestra un disco Z' que tierno dos superficies 49 y 50 horizontales separadas por una pluralidad de paredes 51 y 52. Las paredes 52 y 52 rodean el eje de ? rotación y se extienden divergentemente desde una superficie horizontal hacia la superficie lateral opuesta.

La Figura 14 muestra un disco Y 5(3 de conformidad con la invención. Los fluidos de proceso j se alimentan a través de la entrada 54y arriba del disco Y i. Los fluidos de proceso se dejan fuera de la superficie inferjior del disco Y.

Mediante fuerza centrifuga son los fluidosj forzados hacia arriba en la superficie del disco Y y se reccjgen en la cámara 55. Un disco 56 de emparejado o un tubo †6 de emparejado está transfiriendo los fluidos desde la cámarja 55. El disco Y es frío o se calienta mediante fluidos d intercambiador térmico, que se dejan en y fuera a través |de la flecha 57 hacia un espacio 58 entre el disco Y, y el ropor 59.

La Figura 15 muestra una figura más detallada de una unidad que tiene un tubo 60 de emparejado: colocado debajo del disco T 61 para transporte de fluidos fue|ra de una cámara 62 de emparejado, puede haber más de un tubo |60 de emparejado colocado debajo del disco. En esta figura se' muestra como el tubo 60 de emparejado ajusta la superficie 2 de fluidos en I un nivel predeterminado dependiendo de la posición del tubo 60 de emparejado en la cámara 62. En esta figura, el disco t 61 está montado en un cuerpo 64 de rotor. Lá figura muestra i también que la cámara 62 de emparejado se fija al cuerpo 64 í de rotor mediante uno o más pernos 65. Un^ estator 66, de I conformidad con esta alternativa, se coloca ??^ el disco T dejando un espacio 6 para fluidos, cuyos fluidos se alimentan i a través de la entrada 68 en la flecha j de estator. De conformidad con otra alternativa, no mostrada en la Figura 15, el estator puede ser redundante dejando la superficie de fluido giratoria abierta debajo de la bubierta 69 de alojamiento. De conformidad con otra alternativa , no mostrada en la Figura 15, el estator puede ser un discp de emparejado, pero entonces el tubo 60 de emparejado pued† ser redundante en algunas aplicaciones, pero no necesario.) En caso de un disco de emparejado entonces el disco T 61 ¡se monta de tal manera que la cámara 62 cubrirá el disco T 61 y el disco de emparejado. De conformidad con esta alternativa los fluidos I de la cámara 62 sea bombeada arriba a travésj de la cubierta 69 de alojamiento por el disco de emparej ad . La Figura 15 muestra entradas 70a y salidas 70b pa'ra fluidos de intercambiador térmico, que están dispuestas 4n la flechas 71 giratoria dejando que los fluidos intercambiddores de calor, sean bombeados a los canales 72 debajo del jiisco T 61 para j calentar o para enfriar el disco. La formal del disco de conformidad con la alternativa, que ser muestra en la Figura 15, es el disco T 61 en forma de una placa montada en un cuerpo 64 de rotor, pero de conformidad con otras í alternativas puede ser la forma del disco per el disco T, disco Y, disco Z o un disco ?. La forma del disco depende del propósito de la unidad y figura 15 muestra unj disco T pero la invención no está limitada a esta versión, cdjando un disco T, disco Y, Disco Y, o un disco ? se usa, todo† estos tipos de discos se montan en el cuerpo 64 de rotor y o en una flecha i giratoria, desde luego, los discos se pueden montar en una flecha giratoria pero de conformidad con las j alternativas de la Figura 15. Por lo tanto, el disco Y será u i tazón en forma de cono con un extremo menor en dirección | descendente, el disco ? también tendrá una forma de cono pero en esta alternativa es el extremo menor en la dirección ascendente.

El disco Z podría voltearse en ambos sentido^ puesto que hay i simetría en el disco. La cámara 62 de emparejado se monta junto con el disco seleccionado en el cuerlpo 64 de rotor cubriendo el disco y el rotor cuerpo de roto:t| de conformidad I con estas alternativamente de la invención. j Dependiendo de cual disco se usa, la cámara 62 de emparejado tiene í diferentes tamaños para ser capaz de cubrir ambos disco y cuerpo de rotor. La cubierta 69 de alojamiento puede tener i una o más entradas de alimentación y/o una o' más salidas de i alimentación, ningunas de estas se muestra en la Figura 15 I excepto la entrada 68 de entrada que es una allternativa . Como otra alternativa, no vista en la Figuraj 15, un rotor centrifugo puede tener un tazón centrifugo1 y una pila de discos separados centrarse en el mismo eje cofno el disco y la i cámara 62 de emparejado. El rotor centrifugo puede rodear al i disco, o estar sobre el disco o debajo del disco. Los discos de separación de esta manera podrían rodear |ß1 disco, o los discos de separación podrían estar debajo o ¿rriba del disco i ! 61. Y un tubo de emparejado o un disco de emparejado podría transferir fluidos hacia el tazón centrí fugo desde la cámara 62 cuando el tazón centrífugo está debajo' del disco 61.

I Cuando el tazón centrífugo está arriba del dijSco 61 luego un disco de emparejado podría bombear fluidos deide la cámara 62 de emparejado hacia el tazón centrífugo. De .conformidad con las alternativas déla invención presentada en la Figura 15 la i selección de disco 61 es flexible permitiendp que la unidad I se ponga junta dependiendo del propósito de( la unidad. La unidad de esta manera es muy flexible y adapta'bLc.

Claims (19)

REIVINDICACIONES i

1.- Un módulo multifuncional que comprende cuando menos una unidad, cuando menos una entrada,1 y cuando menos una salida, en donde la cuando menos una unidad se selecciona del grupo que consiste de unidades de reactjor, unidades de i filtro, unidades de membrana, unidades de reactor-separador, i unidades de extracción, y unidades mezcladoras, y en donde cada unidad en el grupo de unidades tiene ¡cuando menos un i miembro que tiene una superficie de operación, en cuya i superficie de operación ocurren operaciones, cuyo miembro está girando alrededor de un eje, una o más 'cámaras son co-giratorias con el miembro giratorio y fluidos de la superficie de operación del miembro se recogen en una o más I cámaras co-giratorias con el miembro giratorio y fluidos de la superficie de operación del miembro se recogen en una o más cámaras co-giratorias, y las unidades, ! si más de una I unidad, del módulo se conectan paralelas o e¡n serie o ambas entre sí, en donde la una o más cámaras que s6n co-giratorias con el miembro giratorio son cámaras de empar†jado que tienen uno o más dispositivos de emparejado, y ¡las cámaras de emparejado y rodean el borde circunferencial' del miembro, o I las cámaras de emparejado están debajjo del borde circunferencial del disco, o las cámaras de emparejado están sobre la forma circunferencial del disco, o las cámaras de I emparejados están en el borde circunferencial, del disco.

2. - Un módulo multifuncional de cojnformidad con la reivindicación 1, en donde el módulo también' comprende una o más unidades seleccionadas del grupo q†e consiste de separadores estáticos, separadores de veljocidad elevada, centrifugas de decantador, contactores,! unidades de clarificación, unidades de purificación, o cualesquiera i combinaciones de las mismas, y las unidades estando conectadas a las unidades en paralelo, o en I serie, o ambas, en el módulo mult ifuncional . |

3. - Un módulo mult ifuncional de conformidad con la í reivindicación 1 o 2, en donde el miembro es 1 un disco que se selecciona del grupo que consiste en discOjS T, discos Y, discos Y, y discos ?, en donde la superficie de operación está integrada con el disco que la superficie está arriba o i I debajo del disco T, el disco Y, el disco Z, p el disco ?, o la superficie de operación está dentro del disco en forma de uno o más canales. ' j

4- Una unidad de reactor o una Ljnidad mezclador que comprende cuando menos un disco que tiene una superficie de operación, el disco siendo seleccionado del grupo que consiste de discos T, discos Y, discos Z y diácos ?, el disco ? es giratorio alrededor de un eje, la unidad I de reactor o la unidad mezcladora comprende también una o más entradas para fluido arriba de la superficie de operación |del disco en el centro del disco en el eje o dentro de una distancia radial desde el centro del disco, que los fluidos sej mezclan o hacen reaccionar o transportar, o combinaciones j de los mismos mediante fuerza centrifuga en la superficie I de operación al borde circunferencial del disco, en donde unidad también comprende una o más cámaras co-giratorias j con el disco, fluidos de la superficie de operación del dis^o se recogen en I una o más cámaras co-giratorias, y las cámarajs están rodeando el borde circunferencial del disco, o las cámaras están debajo del borde circunferencial del discoj o las cámaras i I están sobre el borde circunferencial del ¡disco, o la s I cámaras están en el borde circunferencial del ¡disco, en donde la una o más cámaras que son co-giratorias j con el miembro i giratorio son cámaras de emparejado que tijenen uno o más dispositivos de emparejado, y en donde los ¡dispositivos de emparejado son uno o más discos de emparejado, uno o más i tubos de emparejado, o uno o más pasajes d^ emparejado, o combinaciones de los mismos, dispuestos a 1 superficie de los fluidos dentro de la una o más cámaras d!e emparejado, y están dispuestas para conducir fuera los fluiclos de las cámaras.

5.- Una unidad de reactor o una unidad mezcladora que comprende cuando menos un disco que tiente una superficie de operación, el disco siendo seleccionado) del grupo que consiste de discos T, discos Y, discos Z y discos ?, el disco siendo giratorio alrededor de un eje, y en d^nde la unidad de reactor o la unidad mezcladora también comprende una o más entradas para fluidos en el centro del discojen el eje, y la superficie de operación del disco es canales jdentro del disco que van desde el centro a la circunferencia en dirección radial que conduce los fluidos. entrantes al borde circunferencial, y en donde la unidad tambiénj comprende una o más cámaras co-giratorias con el disco, loé fluidos de la superficie de operación del disco se recoge'n en una o más cámaras co-giratorias, y en donde uno o más c nales se pueden comunicar entre si, y las cámaras están ro'deando el borde I circunferencial del disco, o las cámaras ebtán debajo del bordee circunferencial del disco, o las cám ras están sobre í el borde circunferencial del disco, o las cámkras están en el borde circunferencial del disco, en donde' la una o más cámaras que son co-giratorias con el miembro giratorio son cámara de emparejado que tienen uno o más ^dispositivos de emparejado, y en donde los dispositivos de emparejado son uno o más discos de emparejado, o uno o más tubos de emparejado o . I uno o más pasajes de emparejado, o combinaciones de los mismos, dispuestos a la superficie de los fjuidos dentro de una o más cámaras de emparejado, y están ¡dispuestas para conducir fuera los fluidos de las cámaras.

6.- Una unidad de filtro o unidad de membrana que comprende cuando menos un disco que tiene una superficie de i operación, y el disco siendo seleccionado ¡ del grupo que consiste en discos T, discos Y, discos Z y discos ? el disco i está girando alrededor de un eje, en donde la superficie de operación del disco es cuando menos dos ' compartimientos divididos por una membrana o un filtro o amb^s, la unidad de i filtro o la unidad de membrana comprende una^ o más entradas para fluidos arriba de la superficie de disbo en el centro del disco en el eje dentro de "la distancia ¡radial desde el centro, esa parte de los fluidos está yendo a través del filtro o a través de la membrana y se están transportando i mediante fuerza radial al borde circunferencial, la unidad i también comprenda una o más cámaras para fluidos que co-giran con el disco, los fluidos de la superficie de operación del i disco se recogen en una o más cámaras co-giratorias , y las I cámaras están rodeando el borde circunferencial del disco, o i las cámaras están debajo del borde circunfereijicial del disco, o las cámaras están sobre el borde circunferencial del disco, i o las cámaras están en el borde circunferencial del disco, en i donde la una o más cámaras que están coi-girando con el miembro giratorio son cámaras de emparejado que tienen uno o más dispositivos de emparejado y en donde los' dispositivos de emparejado son uno o más discos de emparejado, uno o más I tubos de emparejado o uno o más pasajes de emparejado o I combinaciones de los mismos, dispuestos a lja superficie de los fluidos dentro de una o más cámaras de ¡emparejado y se disponen para conducir fuera los fluidos de lis cámaras.

7.- Una unidad de reactor-separador que comprende cuando menos un disco que tiene una superficie de operación, y el disco siendo seleccionado del grupo que j consiste discos T, discos Y, discos Z discos ?, los discós está girando alrededor de un eje, en donde la unidad de reactor-separador i también comprende una o más entradas para fluidos arriba de i la superficie de operación de los discos, la. unidad también i comprende una o más pares de emparejado que jco-giran con el disco, los fluidos de la superficie de operación del disco se recogen en una o más cámaras co-giratorias , 'y la una o más cámaras co-giratorias teniendo uno o más tubos de emparejado j conectados a la' superficie de los fluidos de^ las cámaras de emparejado, la unidad de reactor-separador támbién comprende i I una pila de discos de separación dentro de un rotor í centrífugo debajo del disco que tiene el mjLsmo eje que el disco, cuya pila de discos de separación y jrotor centrífugo son co-giratorios con el disco y las cámara^ de emparejado, en donde cuando menos uno de los tubos de 'emparejado está I conectado entre cuando menos una de las cámaras de emparejado y el rotor centrífugo. !

8.- Una unidad de extractor que pomprende cuando i menos un disco que tiene una superficie dé operación, el disco siendo seleccionado del grupo que consiste de discos T, I discos Y, discos Z y discos ?, el disco jestando girando alrededor de un eje, en donde la unidad de extractor también comprende uno o más entrados para fluidos en | ambos lados del disco haciendo que los fluidos fluyan a I co-corriente o contra-corriente contra la unidad de extractor, las i diferentes alimentaciones de fluidos se mejzclan, o hacen reaccionar o transportan, o combinaciones 1 de los mismos i mediante fuerza radial en la superficie dej operación del disco y transportados al borde circunferencial del disco, y en donde la unidad también comprende una o rn^ás cámaras para fluidos que co-giran con el disco, los ¡fluidos de la superficie de operación del disco se recogen en una o más cámaras co-giratorias, y las cámaras están ro!deando el borde i circunferencial del disco, o las cámaras están debajo del borde circunferencial del disco, o las cámara están sobre el borde circunferencial del disco, o las cámaras están en el borde circunferencial del disco, en donde la una o más cámaras que con co-giratorias con el miembrlo giratorio son cámaras de emparejado que tienen uno o más ^dispositivos de emparejado, y en donde los dispositivos de emparejado son uno o más discos de emparejado, uno o más tubos emparejado o I uno o más pasajes de emparejado, o combinaciones de los mismos, dispuestos a la superficie de los fljuidos dentro de la una o más cámaras de emparejado, y están ' dispuestas para conducir fuera los fluidos de las cámaras.

9. - Una unidad de conformidad coji cualquiera de I las reivindicaciones 4 a 8, en donde el uno o más dispositivos de emparejado están dispuestos para ajusfar superficies de fluido en niveles predeterminados en la una o í más cámaras de emparejado, y los dispositivos de emparejado estando dispuestos para conducir fuera los 'fluidos de las i cámaras, hacia una o más salidas en dirección ¡ radial desde el disco, hacia una o más salidas debajo del disto, o hacia una o más salidas arriba del disco, o través del eje arriba o abajo, o combinaciones de los mismos. j

10. - Una unidad de conformidad con Cualquiera de I las reivindicaciones 4 a 9, en donde una plac'a o una cubierta centrada en el eje del disco fijada para cubrjir la superficie de operación del disco o fijada para ser co xtensiva con la superficie de operación del disco dejando un espacio entre la placa estacionaria o la cubierta estacionaria y el disco, en donde la placa o cubierta está estacionariamente fijada o es co-giratoria o contra-giratoria con el disc con un número diferente de revoluciones. I i

11. - "Jna unidad de conformidad con la reivindicación 10, en donde uno o más discds de emparejado están transportando los fluidos a través de ¡la salida en el I eje de la placa estacionaria o la cub8ierta j estacionaria, o una bomba está conectada a la entrada paira empujar los fluidos fuera a través de la salida en el eje. J I

12. - Una unidad de conformidad coin cualquiera de i las reivindicaciones 4 a 11, en donde los canales o cámaras i para fluidos de intercambio de calor están integrados con los discos o debajo de los discos, cuyos fluidos! de intercambio térmico se bombean desde abajo de los discos jen o dentro del eje que proporciona transferencia térmica y h^cia y desde los discos.

13. - Una unidad de conformidad con la reivindicación 12, en donde los fluidos de! intercambiador térmico se están conduciendo a trasvés de un intercambiador térmico centrado en el eje debajo del disco.

14. - Una unidad de conformidad ccbn cualquiera de las reivindicaciones 4 a 13, en donde laj unidad también comprende bombas para fluidos de intercambio j térmico, y para fluidos desde las cámaras. |

15. - Una unidad de conformidad ccj>n cualquiera de las reivindicaciones 4 a 14, en donde el | disco se cubre mediante un alojamiento, y el alojamiento se j proporciona con entradas y salidas para fluidos, tales como fjLuidos líquidos, soles, gases, particular fluidizadas, etc. ¡

16. - Una unidad de ' conformidad con la reivindicación 156, en donde la unidad está herméticamente cerrada. !

17. - Una unidad de conformidad coh cualquiera de las reivindicaciones 4 a 18, en donde cuando !menos una parte de la superficie de operación del disco se j reviste con un i catalizador. !

18. - Un proceso para operar un módulo I multifuncional de conformidad con cualqüiera de las i reivindicaciones 1 a 3, en donde los 'fluidos siendo i mezclados, reaccionados o ambos en una unidad de reactor o j unidad mezcladora de conformidad con la reivindicación 4 o 5, luego los fluidos de producto que se están transportando por cuando menos un dispositivo de emparejado de |cuando menos una j cámara de emparejado hacia una unidad de filtro o una unidad de membrana de conformidad con la reivindicación 7 hacia una unidad de reactor-separador de conformidad con la reivindicación 8, o son los fluidos de producto transportados hacia un combinaciones de unidades de separador, unidades de filtro o unidades de membrana. j

19.- El uso de un módulo mujltifuncional de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, para producciones de productos químicos. !