MX2011010283A - Dispositivos para inyeccion de corrientes gaseosas en un lecho de solidos fluidizados. - Google Patents

Abstract

Se describen boquillas de inyección para utilizar en un dispositivo para distribución de gas. En un aspecto, la boquilla de inyección puede incluir: un tubo que tiene una entrada de fluido y una salida de fluido; en donde la entrada comprende una pluralidad de orificios de restricción de flujo. En otro aspecto, las modalidades aquí descritas se refieren a una boquilla de inyección para utilizar en un dispositivo de distribución de gas, la boquilla de inyección incluye: un tubo que tiene una entrada de fluido y una salida de fluido; en donde la entrada de fluido comprende un orificio anular que circunda un dispositivo de restricción de flujo. Boquillas de inyección de acuerdo con las modalidades aquí descritas, pueden colocarse en un múltiple de distribución de gas empleado en un recipiente, por ejemplo para conducir reacciones de polimerización, regeneración de catalizador agotado y gasificación de carbón, entre otros.

Description

DISPOSITIVOS PARA INYECCIÓN DE CORRIENTES GASEOSAS EN UN LECHO DE SÓLIDOS FLUIDIZAPOS ANTECEDENTES DE LA DESCRIPCIÓN Campo de la Descripción Las modalidades aquí descritas se refieren en general a un aparato para inyección de una corriente gaseosa en un lecho de sólidos fluidizados. Más específicamente, las modalidades aquí descritas se refieren a una boquilla de inyección.

Antecedentes En las industrias de procesos químicos y refinado, así como en otras industrias de procesamiento, a menudo es necesario inyectar una corriente gaseosa en un lecho de sólidos finamente divididos, dispersar uniformemente el gas sobre la sección transversal del lecho. La inyección del gas se diseña para promover contacto uniforme e íntimo del medio gaseoso con el lecho de sólidos para lograr un propósito, tal como una reacción química entre el gas y sólidos y/o una operación de transferencia de masa entre el gas y sólidos.

Aparato para inyectar el gas en un lecho fluidizado, típicamente consiste de una placa con rejilla plana con orificios, un sistema de rejilla de tubos, o una serie de anillos concéntricos. Estos distribuidores se diseñan para cubrir físicamente lo más posible la sección transversal del lecho para promover la distribución uniforme del gas a través de todo el lecho. Se introduce gas en el espacio por debajo del distributor de placa plana o dentro del cabezal principal de una rejilla de tubos y/o el distribuidor de anillos desde una fuente central. De ahí, el gas fluye a través de la rejilla de tuberías o sistema de anillos y después descarga al lecho a través de una multiplicidad de boquillas que distribuyen uniformemente el gas en el lecho. Distribuidores de rejilla en placa típicamente no son por completo planos si no son ligeramente cóncavos hacia arriba o hacia abajo, para mejor soportar la presión ejercida por el gas y/o el peso de lecho de sólidos por encima. Los distribuidores de rejilla de placas pueden o no contener boquillas, pero típicamente solo utilizan un patrón de orificios colocados en la placa para permitir que fluya gas pasante en el lecho. Otras modalidades de distribuidores de gas para lechos fluidos de sólidos incluyen distribuidores de tipo domo y los así denominados distribuidores de "hongo" .

A fin de lograr una distribución uniforme del medio de gas, las boquillas de inyección típicamente se diseñan con un área en sección transversal que provocará que ocurra una caída de presión conforme el gas fluye a través de las boquillas de inyección desde el cabezal de distribución en el lecho de sólidos. El mantenimiento de una caída de presión positiva a través de las boquillas de inyección asegura que el gas fluya uniformemente a todas las boquillas de inyección a pesar de diferencias que pueden ocurrir en la presión del lecho en el punto de descarga. Una vez que el gas fluye hacia arriba a través del lecho de sólidos, el lecho se "fluidiza" y empieza a comportarse como un líquido. Este lecho fluidizado de sólidos ejercerá una presión proporcional a la profundidad del lecho y la densidad de la mezcla de gas/sólidos en la misma forma, como lo haría un líquido con densidad y profundidad similares. Típicamente, estos lechos de sólidos fluidizados estarán en el intervalo en profundidad desde unos cuantos metros (unos cuantos pies) a tantos como 9 . 1 metros ( 30 pies) o más y exhibirán una densidad medida en el intervalo desde unos cuantos kilogramos/metro cúbico (unas cuantas libras por pie cúbico) a más de 340 kg/m3 ( 40 libras por pie cúbico) . La presión resultante ejercida por la columna de sólidos fluidizados estará en el intervalo desde tan poco como 7 kPa ( 1 libra por pulgada cuadrada (psi) ) a tan elevado como 69 kPa ( 10 psi) o más. Aún más, el lecho de sólidos a menudo es bastante turbulento, lo que significa que la presión en cualquier punto en el lecho fluctúa con el tiempo y variará de punto a punto a una profundidad determinada en el lecho. Por esta razón, es importante diseñar distribuidores de gas con caída de presión suficiente para superar las fluctuaciones de presión que se esperan en la ubicación del distribuidor de gas en el lecho. Una "regla general" típica para el diseño de distribuidores de gas es que la caída de presión mínima deberá ser 15% de la caída de presión del lecho para boquillas de inyección dirigidas hacia abajo y 30% de la caída de presión del lecho para distribuidores dirigidos hacia arriba.

Además de mantener una caída de presión mínima para distribución uniforme del medio de gas, también se diseñan boquillas de inyección para descargar el gas en el lecho a una velocidad relativamente alta. Si la velocidad de gas es muy baja, pulsaciones de presión pueden provocar momentáneamente que los sólidos se sometan a presión hacia atrás y fluyan desde el lechó a la boquilla de inyección. Este contra flujo de sólidos en una boquilla de inyección es indeseable ya que puede llevar a erosión de la boquilla de inyección desde la acción continua de lavado de los sólidos y/o taponamiento de la boquilla de inyección si los sólidos se alojan en una masa sólida. Aún más, si los sólidos se someten a presión por mucho tiempo en una boquilla de inyección, pueden entrar al cabezal principal en donde son levantados recogidos por el gas circulante para descargarse en una o más boquillas de inyección más adelante corriente abajo. En este último caso, el resultado puede ser severa erosión en una o más boquillas de inyección corriente abajo de la boquilla a través de la cual los sólidos entran al cabezal. Para evitar contra flujo de sólidos en las boquillas de inyección, la velocidad en las boquillas generalmente se mantiene sobre un cierto valor mínimo, típicamente sobre aproximadamente 6.10 m/s (20 pies por segundo (fps)).

Un problema que continua plagando los distribuidores de gas en lechos fluidos es la erosión de las boquillas de inyección en el punto de descarga dentro del lecho de sólidos. Sobre un largo periodo de tiempo, el impacto de partículas sólidas en el borde de descarga del inyector, provocará desgaste gradual en la punta de inyector. Conforme aumenta el desgaste, el extremo de la boquilla puede erosionarse lo suficiente para destruir el punto de conexión en donde la boquilla de inyección pasa a través del cabezal. El resultado es un orificio en el cabezal y pérdida de desempeño del distributor. Cuando esto ocurre, se requieren reparaciones costosas y consumidores de tiempo para restaurar el desempeño de la red, de la rejilla o anillo.

Un proceso ampliamente empleado en la industria de refinado de petróleo que emplea lechos de sólidos finamente divididos que es el proceso de craqueo catalítico de lecho fluido (FCC = Fluid Catalytic Cracking) . El proceso FCC se emplea para craquear corrientes de gasóleo de alto punto de ebullición, para producir productos de puntos de ebullición más ligeros, más valiosos, tales como gasolina e hidrocarburos más ligeros. El proceso FCC utiliza catalizadores sólidos en forma de polvo para facilitar la ruptura de los enlaces atómicos carbono-carbono del gasóleo alimentado para formar moléculas más pequeñas que se encuentran dentro del intervalo de ebullición de la gasolina. Además del producto de gasolina, el proceso también produce rendimientos substanciales de gases más ligeros, tales como propano y butano, que se recuperan y convierten en productos valiosos. El craqueo catalítico fluido es el proceso de "conversión" más ampliamente empleado en refinamiento de petróleo y varios millones de barriles por día de capacidad FCC se han instalado desde el inicio del proceso a principios de la década de 1940. Como tal, el proceso FCC es de gran valor económico y típicamente es la unidad más redituable en una refinería de petróleo en los E.U.A así como en la mayoría de las refinerías en todo el mundo .

El catalizador empleado en el proceso FCC es un solidó finamente dividido compuesto primordialmente de sílice y alúmina tanto en forma cristalina como amorfa. El uso de un catalizador en polvo ha sido el aspecto clave que contribuye al éxito de proceso FCC y ha llevado al desarrollo de toda un área de operaciones de proceso que se ha llegado a conocer como " fluidización" . El catalizador en polvo finamente dividido puede hacerse que se comporte como un fluido cuando es aereado adecuadamente o "fluidizado" mediante aire u otro gas. El polvo fluidizado puede hacerse fluir en líneas y establecerá un nivel dentro de un recipiente, como sería un líquido. Un polvo fluidizado también genera una cabeza de presión hidráulica proporcional a la densidad y la profundidad de la mezcla dentro de un recipiente o en la columna ascendente o tubo vertical como lo aria un fluid. El polvo puede ser transportado neumáticamente por una corriente de gas, cuando el gas tiene suficiente velocidad. La capacidad para circular el catalizador en polvo entre recipientes ha sido de tremendo beneficio en el desarrollo de un proceso de craqueo catalítico viable. Los primeros intentos por utilizar un lecho fijo de gránulos de catalizador fueron substancialmente deficientes por la necesidad por regenerar frecuentemente el catalizador para retirar depósitos de "coque" que son un subproducto del craqueo. El coque, primordialmente carbón con algo de hidrogeno y azufre, desactiva el catalizador y debe ser retirado mediante una etapa de combustión. Por uso de un catalizador " fluidizable" , el catalizador puede hacerse circular en forma continua entre los recipientes de reacción y regeneración de una unidad FCC de manera tal que no haya necesidad por un proceso cíclico a fin de lograr las etapas de reacción y regeneración .

En el proceso FCC, grandes volúmenes de aire se emplean en el recipiente regenerador para retirar coque del catalizador y restaurar la actividad de catalizador. El aire típicamente se inyecta en un lecho de catalizador coquificado mediante distribuidores de tipo anillo o rejilla de tubos. El proceso de FCC también utiliza grandes tipo distribuidores de tipo anillo o tuberías en la sección de extracción, en donde el catalizador agotado se pone en contacto con vapor para retirar hidrocarburos atrapados antes que el catalizador se envíe al regenerador. Distribuidores de anillos o tubos más pequeños se emplean en otra parte en el proceso FCC para inyectar ya sea vapor o aire, para mantener el catalizador pulverulento en un estado "fluidizado" o aereado. Boquillas de inyección en cada una de estas áreas del proceso FCC pueden estar sujetas a erosión, como se describió anteriormente.

Una cantidad de intentos se ha realizado para mejorar el diseño de boquillas de inyección para reducir los efectos nocivos de erosión y extender la vida útil del distribuidor. Estos incluyen el uso de aleaciones exóticas y materiales cerámicos para hace la propia boquilla de inyección más dura y más resistente a erosión, protegiendo el extremo de descarga de la boquilla de inyección con revestimiento duro tal como capas refractarias o cubiertas de metal, y/o cambios en el diseño de la boquilla.

Un diseño de distribuidor de aire del estado-de-la-técnica actual para un regenerador FCC, utiliza un distribuidor de rejilla de tubos y un diseño de boquilla de inyección de dos etapas. Este diseño se muestra en la Figura 1A, que es una vista en planta de un distribuidor de rejilla de tubos que consiste de tres rejillas idénticas en un arreglo triangular para cubrir la sección transversal circular de un regenerador FCC. La Figura IB es una vista en elevación de una de las rejillas de tubos que muestran como el tronco principal para suministro de aire entra desde el fondo, con tres ramificaciones que también soportan la rejilla. Todas las rejillas se instalan a la misma elevación en el lecho de catalizador en polvo para tener, lo más cercanamente posible, una presión uniforme en la cual se descarga el aire. La Figura 1C es una sección transversal de uno de los brazos de rejilla que muestra el arreglo de las boquillas dirigidas hacia abajo a 45 grados desde la vertical. Este diseño de rejilla de tubos ha demostrado ser muy eficiente para distribuir físicamente el aire sobre la sección transversal del lecho de catalizador, de manera tal que sea uniforme el quemado del coque.

La Figura ID es una sección transversal de una de las boquillas de inyección de aire que utiliza un tubo ' de dos etapas o así denominado "Borda" . Las Figuras 1E÷1H contienen diversas vistas que muestran el arreglo de boquillas dentro de uno de los brazos de la rejilla. Los brazos de la rejilla de metal están cubiertos con refractario resistente a erosión para proteger tanto los propios brazos de rejilla como la longitud final de las boquillas de inyección, contra erosión por la acción de desgaste de las partículas de catalizador.

El tubo Borda o boquilla de dos etapas, consiste de un tubo recto con un orificio concéntrico en el extremo de entrada. En el diseño de tubo Borda, el orificio se dimensiona para proporcionar suficiente caída de presión para promover distribución uniforme de aire a través de la rejilla, en donde la caída de presión típicamente está entre aproximadamente 7 y 20.7 kPa (1 y 3 psi) . El orificio es seguido por una sección tubular de mayor diámetro que frena el gas de manera tal que la velocidad de descarga en el lecho de sólidos no provoca erosión excesiva y/o desgaste del catalizador. Ver, por ejemplo, Joseph W. Wilson, "Fluid Catalytic Cracking," p. 140-141, Penwell Publishing, 1997, que describe el uso de un tubo Borda como una boquilla de inyección para aplicaciones FCC.

La longitud recomendada para el tubo Borda es un mínimo de seis veces el diámetro de tubo para permitir que el flujo en el tubo se desarrolle por completo siguiendo el orificio de boquilla. Se ha establecido en la práctica que, si la boquilla es muy corta, el flujo en la descarga será turbulento y resultará una erosión excesiva en la punta de la boquilla.

Aunque el diseño de tubo Borda y el uso de materiales duros para construcción de la boquilla y/o protección de la punta de boquilla ha mejorado enormemente la vida útil de los distribuidores de rejilla en el servicio FCC, estos diseños todavía están sujetos a desgaste erosivo que requiere reemplazo periódico ya sea de boquillas individuales en un brazo de rejilla o reemplazo de todo el brazo de rejilla. Estos tipos de reparaciones son difíciles de hacer y pueden alargar el tiempo requerido para realizar mantenimiento rutinario durante periodos inoperativos programados .

Otro ejemplo de un distributor de aire empleado para proceso de regeneración de catalizador FCC, se describe en la Patente de los E.U.A. Número 4,223,843. Como se describe ahí, el distribuidor de aire incluye una pluralidad de boquillas en un anillo de cabezal y en un alojamiento cilindrico, con cada boquilla formada con una perforación divergente para expulsar aire con alta presión. La perforación divergente de cada una de las boquillas se forma a un medio ángulo menor a 7 grados para proporcionar una velocidad de aire máxima sin destrucción del catalizador agotado.

La patente de los E.U.A. No. 4,460,130 describe una boquilla de inyector colocada externa al múltiple que tiene una abertura central y una entrada que se extiende desde la boquilla al pasaje central. El área en sección transversal de la abertura central en la boquilla en la dirección de flujo, es menor al menos en un punto que en la entrada, de manera tal que una porción principal de la caída de presión en el gas que circula desde el pasaje central a través de la entrada de la boquilla, se crea por la boquilla. La abertura central hacia afuera diverge a un ángulo menor que 15 grados para evitar chorro y formación de corrientes parásitas.

Todavía existe una necesidad en la técnica para dispositivos de distribución de gas que están sujetos a menos desgaste erosivo.

COMPENDIO DE LA DESCRIPCIÓN En un aspecto, las modalidades aquí descritas se refieren a una boquilla de inyección para utilizar en un dispositivo de distribución de gas, la boquilla de inyección incluye: un tubo que tiene una entrada de fluido y una salida de fluido; en donde la entrada comprende una pluralidad de orificios para restricción de flujo .

En otro aspecto, las modalidades aquí descritas se refieren a una boquilla de inyección para utilizar en un dispositivo de distribución de gas, la boquilla de inyección incluye: un tubo que tiene una entrada de fluido y una salida de fluido; en donde la entrada de fluido comprende un orificio anular que circunda un dispositivo de restricción de flujo.

En otro aspecto, las modalidades aquí descritas se refieren a un aparato de distribución de gas, que incluye: un múltiple de distribución en comunicación fluida con una fuente de gas y una pluralidad de boquillas de inyección; cada una de la pluralidad de boquillas de inyección incluye una entrada de fluido colocada dentro del múltiple de distribución y una salida de fluido; en donde la entrada de fluido comprende una pluralidad de orificios para restricción de flujo. En algunas modalidades, el aparato para distribución de gas descrito anteriormente puede colocarse en un recipiente, tal como para distribuir un gas en un recipiente para conducir reacciones de polimerización, regeneración de catalizador agotado, o gasificación de carbón.

En otro aspecto, las modalidades aquí descritas se refieren a un aparato de distribución de gas, que incluye: un múltiple de distribución en comunicación fluida con una fuente de gas y una pluralidad de boquillas de inyección; cada una de la pluralidad de boquillas de inyección incluye una entrada de fluido colocada dentro del múltiple de distribución y una salida de fluido; en donde la entrada comprende un orificio anular que circunda un dispositivo de restricción de flujo. En algunas modalidades, el aparato para distribución de gas anteriormente descrito puede colocarse en un recipiente, tal como para distribuir un gas en el recipiente para conducir reacciones de polimerización, regeneración de catalizador agotado o gasificación de carbón.

Otros aspectos y ventajas serán aparentes de la siguiente descripción y las reivindicaciones anexas.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS Las Figuras 1A (vista en planta) y IB (vista en elevación) ilustran un distribuidor de rejilla de tubos de la técnica previa.

La Figura 1C es una vista en sección transversal de un brazo de rejilla del distribuidor de rejilla de tubos de la técnica previa de la Figura 1A, incluyendo una boquilla de inyección de tubo Borda.

La Figura ID es una vista en detalle de un tubo Borda empleado en la Figura 1C .

Las Figuras 1E-1H presentan varias vistas en perspectiva del arreglo o montaje de tubo Borda dentro del brazo de rejilla de la Figura 1C.

La Figura 2A (vista en sección transversal) y la Figura 2B (vista de extremo en entrada) ilustran boquillas de inyección de acuerdo con las modalidades aquí descritas.

Las Figuras 3A (vista en sección transversal) y la Figura 3B (vista de extremo de entrada) ilustran boquillas de inyección de acuerdo con las modalidades aquí descritas.

La Figura 4A (vista en sección transversal) y la Figura 4B (vista de extremo de entrada) ilustran boquillas de inyección de acuerdo con las modalidades aquí descritas.

Las Figuras 5A (vista en sección de extremo) y la Figura 5B (vista de extremo de entrada) ilustran boquillas de inyección de acuerdo con las modalidades aquí descritas.

Las Figuras 6A (vista en sección transversal) y la Figura 6B (vista de extremo de entrada) ilustran boquillas de inyección de acuerdo con las modalidades aquí descritas.

Las Figuras 7A (vista en sección transversal) y la Figura 7B (vista de extremo de entrada) ilustran boquillas de inyección de acuerdo con las modalidades aquí descritas.

Las Figuras 8A (vista sección de transversal) y la Figura 8B (vista de extremo de entrada) ilustran boquillas de inyección de acuerdo con las modalidades aquí descritas.

Las Figuras 9A (vista en sección transversal) y la Figura 9B (vista de extremo de entrada) ilustran boquillas de inyección de acuerdo con las modalidades aquí descritas.

La Figura 10 es una vista en sección transversal de un brazo de rejilla de distribuidor de tubería que incluye boquillas de inyección de acuerdo con las modalidades aquí descritas.

La Figura 11 es una vista en sección transversal de un brazo de rejilla de distribuidor de tubos que incluyen boquillas de inyección de acuerdo con las modalidades aquí descritas.

La Figura 12 es una vista en sección transversal de un recipiente que incluye un distribuidor de placa plana que incluye boquillas de inyección de acuerdo con las modalidades aquí descritas.

La Figura 13 es una vista en sección transversal de un recipiente que incluye un distribuidor de placa plana que incluye boquillas de inyección de acuerdo con las modalidades aquí descritas .

Las Figuras 14A-14E muestran el patrón de flujo interno para una boquilla de inyección de tubo Borda estándar como se desarrolla a partir de análisis de dinámica de fluidos por computación (CFD = Computation Fluid Dynamics) .

Las Figuras 15A-15K muestran marcos secuenciales de animación CFD de una boquilla de inyección de tubo Borda estándar, que ilustra el movimiento e inestabilidad del chorro desde el orificio y como se presenta la inestabilidad por todo el camino al final del tubo.

Las Figuras 16A-20 muestran el patrón de flujo interno para tubos Borda y tubos Borda modificados con base en análisis CFD.

Las Figuras 21-25 muestran el patrón de flujo interno para boquillas de inyección de acuerdo con las modalidades aquí descritas con base en análisis CFD.

Las Figuras 26-31 comparan el patrón de flujo interno para boquillas de inyección de acuerdo con las modalidades aquí descritas con base en análisis CFD al de tubos Borda estándar.

DESCRIPCIÓN DETALLADA En un aspecto, las presentes modalidades se refieren a un aparato para la inyección de una corriente gaseosa en un lecho de sólidos fluidizados. Más específicamente, las modalidades aquí descritas se refieren a una boquilla de inyección que puede resultar en un perfil de velocidad de gas para reducir o evitar erosión de la boquilla de inyección.

Las boquillas de inyección pueden tener una entrada de fluido, en comunicación fluida con un múltiple para distribución de gas y una salida de fluido, en comunicación fluida con un recipiente, por ejemplo. La entrada de fluido de las boquillas de inyección de acuerdo con las modalidades aquí descritas, puede incluir una o más rutas de fluido paralelas, perpendiculares o transversas al eje de boquilla. Las rutas de fluido pueden diseñarse y distribuirse en la boquilla, para resultar en uno o' más de: una caída de presión deseada a través de la boquilla; un perfil de velocidad de gas estable; un perfil de velocidad uniforme que puede estar centrado con la salida de boquilla; y una velocidad máxima menor a aquella que pueda provocar desgaste de las partículas sólidas que se fluidizan.

Ejemplos de boquillas de inyección de acuerdo con las modalidades aquí descritas, se ilustran en las Figuras 2-9. Aunque se ilustran características de las boquillas de inyección en las Figuras como generalmente circulares / cilindricas, pueden emplearse otras formas / perfiles tales como, cuadrados, rectangulares, hexagonales, octagonales, etc. Como tal, cuando se refiere a diámetro aquí, se entiende que el diámetro es un diámetro equivalente para formas diferentes a circular .

Ahora con referencia a las Figuras 2A (vista en sección transversal) y 2B (vista de extremo de entrada) , se ilustra una boquilla de inyección de acuerdo con las modalidades aquí descritas. La boquilla de inyección 10 puede incluir el tubo 12 que tiene un extremo de entrada de fluido 14 y una salida de fluido 16. La entrada de fluido 14 puede formarse, por ejemplo de una pluralidad de orificios de restricción de flujo radial 17, distribuidos circunferencialmente a través del tubo 12. Como se emplea aquí, "pluralidad" se refiere a dos o más, incluso si se ilustra que tiene un número diferente. Como se muestra en la Figura 2B, el extremo de entrada puede estar tapado con una placa posterior 18, que no tiene aberturas para flujo, para solo permitir flujo de gas radialmente dentro del tubo 12 mediante orificios de restricción de flujo radial 17.

El número y diámetro de los orificios de restricción de flujo radial, puede depender de la caída de presión deseada a través del tubo 10. La pluralidad de orificios de restricción de flujo radial 17 puede distribuirse a través del tubo 12 en una hilera circunferencial. Otras modalidades pueden incluir hileras circunferenciales adicionales de orificios para restricción de flujo radial.

Una proporción de diámetro interior DT de la salida del tubo a un diámetro D0 de un orificio para restricción de flujo radial, puede ser mayor a 9 2:1. En otras modalidades, la proporción de un diámetro interior DT del tubo de salida a un diámetro D0 de un orificio de restricción de flujo radial, puede estar dentro del intervalo de 2:1 a 20:1.

La pluralidad de orificios para restricción de flujo radial puede colocarse a través del tubo una longitud L desde un extremo axial de entrada del tubo próximo a la entrada. En algunas modalidades, la longitud L puede ser menor a 2 veces el diámetro interior de la salida de fluido 14; menor a 1.5 veces el diámetro interior de la salida de fluido 14 en otras modalidades, menor a 1 vez el diámetro interior de la salida de fluido 14 en otras modalidades; y menor que 0.5 veces el diámetro interior de la salida de fluido 14 todavía en otras modalidades. En otras modalidades, los orificios para restricción de flujo radial pueden ubicarse lo más cercanamente posible al extremo axial, para proporcionar tanto integridad de fabricación como estructural.

Ahora con referencia a las Figuras 3A (vista en perfil) y 3B (vista de extremo de entrada) , se ilustra aquí una boquilla de inyección de acuerdo con las modalidades presentes. La boquilla de inyección 20 puede incluir el tubo 22 que tiene una entrada de fluido 24 y una salida de fluido 26. La entrada de fluido 24 puede formarse, por ejemplo de una pluralidad de orificios de restricción de flujo axial 27 distribuidos axialmente a través de la placa de entrada 28.

Como se muestra en la Figura 3B, los orificios de flujo axial 26 pueden distribuirse sobre la placa de entrada 28 utilizando un espaciamiento uniforme. El uso de un espaciamiento uniforme puede permitir facilidad de fabricación, integridad estructural. De manera más importante, los orificios para restricción de flujo axial uniformemente espaciados, pueden permitir el desarrollo de un perfil de flujo uniforme, centrado.

Comparando la Figura 3A y la Figura 4A, en donde números semejantes representan partes semejantes, los orificios de restricción de flujo axial 26 pueden tener una longitud L0 que puede ajustarse a la medida para lograr un perfil de velocidad o caída de presión deseada. En algunas modalidades, la longitud L0 puede permitir el flujo dentro del orificio de restricción de flujo axial 27 para estabilizar, de esta manera saliendo del orificio a un perfil de velocidad más uniforme, resultando de manera correspondiente en un perfil de velocidad más uniforme en la salida de fluido 26. Por ejemplo, la longitud L0 puede ser al menos 4 veces el diámetro de un orificio de restricción de flujo axial en algunas modalidades; al menos 5 veces el diámetro de uno orificio para restricción de flujo axial todavía en otras modalidades.

La longitud desde un extremo de salida de orificio 32 a la salida de fluido 24 deberá ser también suficiente para desarrollar un perfil de velocidad uniforme, estable. En algunas modalidades, una proporción de una longitud axial del tubo a una longitud axial de la pluralidad de orificios de restricción de flujo, puede ser al menos 4:1; dentro del intervalo de 5:1 a 50:1 en otras modalidades.

El número y diámetro de los orificios para restricción de flujo axial también pueden depender de la caída de presión deseada a través del tubo 20. En algunas modalidades, una proporción de un diámetro interior de la salida del tubo a un diámetro de un orificio para restricción de flujo axial es mayor que 2:1; dentro del intervalo de 2:1 a 20:1 en otras modalidades .

Como se ilustra en las Figuras 5A (vista en perfil) y 5B (vista de extremo de entrada) , en donde números iguales representan partes iguales, pueden ahusarse orificios de restricción de flujo axial 26. Por ejemplo, orificios de flujo axial 26 pueden incrementar en diámetro desde un extremo de entrada de orificio 30 a un extremo de salida de orificio 32, en donde el diámetro exterior puede ahusar a un ángulo hasta aproximadamente 15 grados en algunas modalidades ; a un ángulo a entre aproximadamente 5 grados y 15 grados en otras modalidades; y a un ángulo OÍ entre 7.5 grados y 12.5 grados, todavía en otras modalidades.

Ahora con referencia a las Figuras 6A (vista en perfil) y 6B (vista de extremo de entrada) , se ilustra aquí una boquilla de inyección de acuerdo con las modalidades aquí descritas. La boquilla de inyección 60 puede incluir el tubo 62 que tiene una entrada de fluido 64 y una salida de fluido 66. La entrada de fluido 64 puede formarse, por ejemplo como un orificio anular 68 que circunda un dispositivo de restricción de flujo 70. Como se ilustra en la Figura 6A, el dispositivo de restricción de flujo 70 puede incluir un disco 70D, suspendido en forma apropiada al centro de extremo de entrada del tubo 62.

El ancho W del orificio anular 68 puede depender de la caída de presión deseada a través de la boquilla 60, entre otros factores. En algunas modalidades, un diámetro del disco 70D puede estar en el intervalo desde 0.5 a 0.95 veces el diámetro interior del tubo 62; de 0.6 a 0.85 veces el diámetro interior del tubo 62 en otras modalidades .

Comparando la Figura 6A y la Figura 7A, en donde número iguales representan partes iguales, el dispositivo de restricción de flujo 70 puede tener una longitud LA que puede ajustarse a la medida para lograr una caída de presión o perfil de velocidad deseados . En algunas modalidades, la longitud LA puede permitir flujo dentro del orificio anular 68 que se estabilice, de esta manera que sale del orificio a un perfil de velocidad más uniforme, resultando en forma correspondiente en un perfil de velocidad más uniforme en la salida de fluido 66. Por ejemplo, la longitud LA puede ser al menos 4 veces el ancho W; al menos 5 veces el ancho W todavía en otras modalidades .

La longitud desde un extremo de salida de orificio anular 72 a la salida de fluido 66 también deberá ser suficiente para desarrollar un perfil de velocidad estable y uniforme. En algunas modalidades, una proporción de longitud axial LT del tubo a una longitud LA del orificio de flujo anular puede ser al menos 4:1; dentro del intervalo de 5:1 a 50:1 en otras modalidades .

Como se ilustra en las Figuras 8A. (vista en perfil), 8B (vista de extremo de entrada), 9A (vista en perfil) , y 9B (vista de extremo de entrada) , en donde números iguales representan partes iguales, el orificio de flujo anular 66 puede ahusarse, tal como a través del uso de un dispositivo de restricción de flujo 70C que puede ser cónico. Por ejemplo, el orificio de flujo anular 68 puede aumentar el diámetro desde un extremo de entrada de orificio 72 a un extremo de salida de orificio 74, en donde el diámetro exterior puede ahusarse a un ángulo ß hasta de aproximadamente 15 grados en algunas modalidades; a un ángulo ß entre aproximadamente 5 grados y 15 grados en otras modalidades; y a un ángulo ß entre 7.5 grados y 12.5 grados, todavía en otras modalidades. Como se ilustra en la Figura 9A, el extremo de salida del dispositivo de restricción de flujo cónico 70C puede estar truncado (resultando en un dispositivo de restricción de flujo frustocónico 70F) .

Las boquillas de inyección de acuerdo con las modalidades aquí descritas, como se describió anteriormente, pueden proporcionar un perfil de velocidad estable. Estas boquillas de inyección pueden proporcionar un perfil de velocidad uniforme centrado en la salida de la boquilla. Boquillas de inyección de acuerdo con las modalidades aquí descritas pueden evitar la generación de áreas que tienen chorros de alta velocidad o localizados que pueden provocar atrición o desgaste de partículas. Adicionalmente, las boquillas de inyección descritas aquí pueden evitar la generación de áreas que tienen una velocidad axial negativa próxima a la salida de boquilla, resultando de esta manera en una baja velocidad de erosión de boquilla.

Las boquillas de inyección anteriormente descritas pueden colocarse en un aparato de distribución de gas. Boquillas de inyección de acuerdo con las modalidades aquí descritas pueden emplearse con todos los tipos de aparatos de distribución, en donde solo una fase gaseosa se distribuye en un lecho de sólidos fluidizados . Por ejemplo, los distribuidores pueden incluir un distribuidor de placa plana, un sistema de rejilla de tubos, un distribuidor de anillo, un distribuidor de tipo domo, y un distribuidor de hongo, entre otros. Algunos distribuidores pueden colocarse en recipientes para realizar diversas reacciones o transferencia de masa entre el gas y sólidos, incluyendo recipientes de regeneración de catalizador FCC, recipientes de polimerización de fase de gas, gasificación de carbón, y reducción de mena de hierro, entre otros.

Ahora con referencia a las Figuras 10 y 11, en donde números iguales representan partes iguales, se ilustran boquillas de inyección de acuerdo con las modalidades aquí descritas, colocadas en un aparato de distribución de gas. El aparato de distribución de gas 80 puede incluir un distribuidor de tipo anillo (no mostrado) que tiene un múltiple de distribución de gas 82 en comunicación fluida con una fuente de gas y una pluralidad de boquillas de inyección 84. Cada una de las boquillas de inyección puede incluir una entrada de fluido 86 colocada dentro del múltiple de distribución y una salida de fluido 88. En algunas modalidades, tal como se muestra en la Figura 10, la salida de fluido 88 puede ubicarse próxima a una circunferencia exterior 89 de múltiple de distribución de gas 82. En otras modalidades, tal como se muestra en la Figura 11, la salida de fluido 88 puede terminar en un punto externo al múltiple de distribución de gas 82.

Similarmente, ahora con referencia a las Figuras 12 y 13, en donde números iguales representan partes iguales, se ilustran boquillas de inyección de acuerdo con las modalidades aquí descritas, colocadas en un aparato de distribución de gas . El aparato de distribución de gas 90 puede incluir un distribuidor de placa plana 91 dentro de un recipiente 92, que tiene un múltiple de distribución de gas 93 en comunicación fluida con una fuente de gas 94 y una pluralidad de boquillas de inyección 95. Cada una de las boquillas de inyección puede incluir una entrada de fluido 96 colocada dentro del múltiple de distribución y una salida de fluido 97. En algunas modalidades, tal como se ilustra en la Figura 12, la salida de fluido 97 puede estar situada próxima a una superficie superior 98 de la placa plana 99. En otras modalidades, tal como se muestra en la Figura 13, las salidas de fluido 97 pueden terminar en un punto sobre la superficie superior 98 de la placa plana 99.

Como se mencionó anteriormente, las boquillas de inyección de acuerdo con las modalidades aquí descritas pueden emplearse en un aparato de distribución de gas empleado para regeneración de catalizador FCC, por ejemplo. Las boquillas de inyección de acuerdo con las modalidades aquí descritas, adicionalmente pueden emplearse por igual en otras porciones de un proceso de craqueo, tal como se ilustra en y describe con respecto a la Figura 1 de la patente de los E.U.A. No. 5,314,610, que se incorpora aquí por referencia. Como se describe en la patente * 610, el aparato de distribución de gas puede emplearse para inyección de un medio de extracción, tal como vapor o nitrógeno, en un recipiente de reacción de craqueo catalítico, o para inyección de oxígeno o aire para combustión y separación de coque de un catalizador agotado .

Ejemplos Los siguientes ejemplos se derivan de técnicas de modelación y aunque el trabajo se logró de hecho, los inventores no presentan estos ejemplos en tiempo pasado para cumplir con las reglas aplicables .

Las simulaciones de boquillas de inyección de acuerdo con las modalidades aquí descritas se comparan a los tubos Borda y los tubos Borda modificados utilizando "dinámica de fluido computacional" (CFD = Computational Fluid Dynamics) . CFD se emplea para examinar y comparar los patrones de flujo que resultan de una configuración de boquilla de inyección determinada, como se ilustra en las Figuras 14-17. Como se mostrará, boquillas de inyección de acuerdo con las modalidades aquí descritas , pueden reducir el potencial para inestabilidades de flujo y potencial para desgaste erosivo en la punta de la boquilla. Los estudios CFD se realizan utilizando condiciones idénticas para cada configuración de boquilla de inyección simulada tal que los flujos de aire y caídas de presión fueran los mismos para cada diseño.

Ejemplo Comparativo 1 Ahora con referencia a las Figuras 14A - 14E, se ilustran los resultados de CFD para una boquilla de inyección tipo Borda estándar que se emplea ampliamente para distribuidores de gas en lechos fluidizados. La boquilla tiene una longitud de 22.86 cm (9 in) , tiene un diámetro interior en la salida de 3.81 cm (1.5 in) , y el orificio de entrada tiene un diámetro de 2.642 cm (1.04 in) . La Figura 14A es una sección transversal de un cabezal de distribución de gas, que muestra los vectores de velocidad de flujo dentro del cabezal, el tubo Borda, y el lecho circundante de sólidos. Como se esperaría, hay un chorro de alta velocidad conforme el gas se acelera a través del orificio y diverge al más grande diámetro del tubo Borda, corriente abajo del orificio.

La Figura 14B muestra los vectores de velocidad en un solo plano que corta a través de una sección transversal del cabezal de tubo Borda y afuera al lecho de sólidos . El plano se orienta para ser paralelo a la dirección del flujo de gas general en el cabezal. Los resultados de CFD indican que el chorro de gas que sale del orificio es influenciado por el flujo de gas en el cabezal. Aún más, el CFD animado muestra que el chorro de gas no es estable, sino que oscila de lado-a-lado dentro del tubo Borda.

Las Figura 14C y 14D son detalles en primer plano del chorro de gas del orificio visto desde dos direcciones diferentes, una vista es en la dirección del flujo de gas en el cabezal y la segunda vista es perpendicular a la dirección del flujo de gas. Es claro de estas vistas que el chorro desde el orificio es influenciado por el flujo de gas en el cabezal.

La Figura 14E es una vista sobre un solo plano a través del centro del tubo Borda, con la orientación del plano paralelo a la dirección de flujo de gas en el cabezal. Es sorprendente encontrar que la inestabilidad del chorro de gas persiste más allá del fin de la boquilla y dentro del lecho de sólidos fluidizados a pesar de que la boquilla tiene la proporción de longitud a diámetro (L/D) mínima recomendada de 6.0. Aún más, la inestabilidad del chorro de gas actualmente resulta en una velocidad axial negativa en una parte del tubo. La versión animada del estudio de CFD muestra que no es estable la región de velocidad negativa, sino que se mueve lado a lado en el tubo, como se ilustra en la Figura 15A, una vista de extremo de la entrada de boquilla, y las Figuras 15B-15K, que contienen instantáneas secuenciales (igual intervalo de tiempo) del análisis CFD de una boquilla de inyección de tubo Borda que muestra como el chorro se mueve de lado a lado en el tubo Borda. Es claro de estos resultados que este diseño de boquilla puede permitir que los sólidos circulen a contra flujo dentro de la región de velocidad axial negativa, solo para ser levantados y expulsados a alta velocidad cuando el chorro de gas invierte lados en el tubo. El comportamiento del chorro de gas inestable coincide con el patrón de desgaste observado en estos tipos de boquillas después de uso por un periodo de tiempo .

Ejemplos Comparativos 2-5 Ahora con referencia a las Figuras 16-20 (Ejemplos Comparativos 1- 5 ) , se ilustran vistas instantáneas sobre un plano axial a través de diversas configuraciones de tubo Borda modificadas por inyección. Todas las boquillas de inyección son evaluadas bajo las mismas condiciones de presión de entrada, con las aberturas de orificio dimensionadas para proporcionar una caída de presión constante de 14 . 5 kPa ( 2 . 1 psi) a través del inyector. Cada boquilla tiene una longitud de 22 . 86 cm ( 9 in) y tiene un diámetro interior de 3 . 81 cm ( 1 . 5 in) (L/D de 6 ) .

Ejemplo Comparativo 1 (repetición) - La Figura 16A es el tubo Borda estándar con un solo orificio, como se mostró previamente en las Figuras 14 y 15, que se ilustra de nuevo aquí por referencia.

Ejemplo Comparativo 2 - En la Figura 17, el tubo Borda incluye un doble orificio (cada uno con longitud de .635 cm (1/4 in) y tiene un diámetro de 2.642 cm (1.04 in) ) con un espacio de 1.905 cm (0.75 in) entre los orificios. Los resultados CFD no indican mejora en la estabilidad del chorro por la presencia de regiones de velocidad axial negativa en el tubo de boquilla en comparación con un tubo Borda estándar.

Ejemplo Comparativo 3 - En la Figura 18, el orificio incluye una sección inclinada corta en el extremo corriente abajo. De nuevo, los resultados de CFD no indican mejora en la estabilidad del chorro o la presencia de regiones de velocidad axial negativa en el tubo de boquilla.

Ejemplo Comparativo 4 - En las Figuras 19A (vista en perfil) y 19B (vista de extremo de la entrada de boquilla) , el espesor del orificio se aumenta con longitud de .635 cm (1/4 in) a 2.54 cm (1 in) . Este arreglo demuestra menos inestabilidad en los resultados CFD. Sin embargo, la región de velocidad axial negativa todavía está presente aunque la ubicación de la región de velocidad negativa es más estable.

Ejemplo Comparativo 5 - En las Figuras 20A (vista en perfil) y 20B (vista de extremo de la entrada de boquilla) , la boquilla gruesa incluye una región larga con inclinación en el extremo de salida del orificio. Este arreglo demuestra un perfil de velocidad muy estable. Sin embargo, el chorro de gas no está centrado en el tubo y hay un área relativamente grande, aunque estable de velocidad axial negativa.

Los análisis de CFD de un tubo Borda y tubos Borda modificados en la Figuras 16A - 16E exhiben flujo inestable y/o velocidad axial negativa, cada uno de los cuales es una característica de flujo indeseada de una boquilla de inyección de gas.

Ejemplos 1-5 Con referencia ahora a las Figuras 21-25 (Ejemplos 1-5), se ilustran vistas instantáneas sobre un plano axial a través de boquillas de inyección de acuerdo con las modalidades descritas. Se evalúan todas las boquillas de inyección bajo las mismas condiciones que los Ejemplos Comparativos 1-5 (misma presión de entrada con las aberturas de orificio dimensionadas para proporcionar una caída de presión constante de 14.5 kPa (2.1 psi) a través del inyector). Cada boquilla tiene 22.86 cm (9 in) de longitud y un diámetro interior de 3.81 cm (1.5 in) (L/D de 6).

Ejemplo 1 - Figura 21A (vista en perfil) y 21B (vista de extremo de entrada de boquilla) ilustran un análisis CFD de un orificio similar al ilustrado en las modalidades descritas con relación a las Figuras 6A y 6B. La configuración de orificio incluye una abertura anular que circunda un disco plano (diámetro de 1.905 cm (0.75 in) y longitud de .635 cm (1/4 in) suspendido al centro en la entrada de la boquilla de inyección. Esta boquilla tiene un perfil de velocidad muy estable. Sin embargo, el perfil de velocidad no está centrado en la salida. Adicionalmente, puede haber regiones localizadas en donde puede ocurrir contra flujo y la boquilla puede ser difícil de fabricar.

Ejemplo 2 - Figuras 22A (vista en perfil) y 22B (vista de extremo de la entrada de boquilla) ilustran un análisis CFD de un orificio similar al ilustrado en la modalidad descrita con relación a las Figuras 9A y 9B. La configuración de orificio incluye un cono ahusado, suspendido en la entrada de la boquilla para formar la abertura de orificio anular. Esta boquilla se desempeña al igual que la de las Figuras 21A y 2IB desde un punto de vista de estabilidad, pero muestra mejora ya que el perfil de velocidad casi está centrado perfectamente en el tubo de boquilla. Sin embargo, la boquilla puede ser difícil de fabricar.

Ejemplo 3 - Figuras 23A (vista en perfil) y 23B (vista de extremo de entrada de boquilla) ilustran un análisis CFD de un orificio similar al ilustrado en la modalidad descrita con relación a las Figuras 3A y 3B. La configuración de orificios incluye siete (7) orificios menores para proporcionar la misma caída de presión que el montaje de orificio sencillo. Este arreglo exhibe un perfil de velocidad substancialmente estable, y el perfil de velocidad en la salida de boquilla es muy uniforme. Hay algunas áreas de velocidad axial negativa, pero estas están confinadas a la mitad de entrada de la boquilla y no alcanzan la punta de la boquilla.

Ejemplo 4 - Figuras 24A (vista en perfil) y 24B (vista de extremo de la entrada de boquilla) ilustran un análisis CFD de un orificio similar al ilustrado en la modalidad descrita con relación a las Figuras 4A y 4B. La configuración de orificio incluye un arreglo de múltiples orificios (7 orificios) similar al Ejemplo 3, excepto porque la placa de orificios delgada .635 cm (1/4 in) ) se ha reemplazado con una placa gruesa 2.54 cm (1 in) . La inclusión de la placa de orificio gruesa mejora la estabilidad del perfil de velocidad comparado con el Ejemplo 3, mientras que también muestra un perfil de velocidad muy uniforme en la salida de boquilla de inyección. Aún más, el punto en el cual el perfil de velocidad se vuelve uniforme, ocurre antes que con el arreglo de orificio delgado del Ejemplo 3.

Ejemplo 5 - Figuras 25A (vista en perfil) y 25B (vista de extremo de entrada de boquilla) ilustra un análisis CFD de un orificio similar al ilustrado en la modalidad descrita con relación a las Figuras 2A y 2B. La configuración de orificios incluye un arreglo de múltiples orificios, con ocho (8) orificios que se han movido al lado del tubo en vez de colocarse en la placa posterior. No hay aberturas en la placa posterior. De nuevo, el área de orificios se dimensiona para proporcionar la caída de presión de boquilla total de 14.5 kPa (2.1 psi) como se mantiene para todos los arreglos previos. Los estudios CFD muestran que este arreglo resulta en un perfil de velocidad estable, uniforme. En el resultado CFD animado, casi no hay movimiento detectado en el perfil de velocidad. Aún más, el diseño de boquilla es fácil de fabricar respecto al tubo Borda estándar del Ejemplo Comparativo 1.

Ejemplo 6 - Figuras 26-31 comparan análisis CFD de orificios similares a los ilustrado en las Figuras 2A y 2B con un análisis CFD del tubo Borda estándar del Ejemplo Comparativo 1 (ilustrado en la Figura 16 y repetido como Figuras 27, 20, y 31 por conveniencia, en donde 27A, 29A y 31A representan una vista en perfil y 27B, 29B y 31B representan vista de extremo de la entrada de boquilla) . Las configuraciones de orificio incluyen arreglos de múltiples orificios con ocho (8) orificios (Figuras 26A (vista de extremo) y 26B (vista en perfil de entrada de boquilla)), seis (6) orificios (Figuras 28A (vista de extremo) y 28B (vista en perfil de entrada de boquilla)), y cuatro (4) orificios (Figuras 30A (vista de extremo) y 30B (vista en perfil de entrada de boquilla) ) que se han movido al lado del tubo, en vez de colocado en la placa posterior. No hay aberturas en la placa posterior. De nuevo, el área de orificios se dimensiona para proporcionar la misma caída de presión de boquilla total de 14.5 kPa (2.1 psi) como se mantiene para todos los montajes previos. Los estudios de CFD muestran que estos arreglos resultan en perfiles de velocidad estables y uniformes (oscilación reducida con el tiempo) en comparación con el Tubo Borda estándar. Los estudios CFD también muestran que el pasar de ocho (8) a seis (6) a cuatro (4) aberturas mejora la uniformidad en la velocidad de salida.

Como se describió anteriormente, boquillas de inyección de acuerdo con las modalidades aquí descritas pueden proporcionar ventajosamente uno o más de un perfil de velocidad estable, una velocidad uniforme en la salida de boquilla de inyección, y regiones limitadas que tienen una velocidad de flujo negativo. Venta osamente, estas boquillas de inyección pueden resultar en uno o más de disminuida erosión, disminuida atrición o desgaste de catalizador y mejorada distribución de gas.

Mientras que la descripción incluye un número limitado de modalidades, aquellos con destreza en la técnica con el beneficio de esta descripción, apreciarán que otras modalidades pueden diseñarse que no se apartan del alcance de la presente descripción. De acuerdo con esto, el alcance deberá ser limitado solo por las reivindicaciones anexas .

Claims (33)

REIVINDICACIONES

1. Una boquilla de inyección para utilizar en un dispositivo de distribución de gas, la boquilla de inyección se caracteriza porque comprende: un tubo que tiene una entrada de fluido, una salida de fluido, un diámetro interior, y una longitud axial; en donde la entrada de fluido comprende una pluralidad de orificios de restricción de flujo, distribuidos en el extremo axial del tubo.

2. Una boquilla de inyección para utilizar en un dispositivo de distribución de gas, la boquilla de inyección se caracteriza porque comprende: un tubo que tiene una entrada de fluido y una salida de fluido; en donde la entrada de fluido comprende una pluralidad de orificios de restricción de flujo distribuidos circunferencialmente a través del tubo.

3. La boquilla de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 o 2, caracterizada porque una proporción de diámetro interior de la salida de fluido del tubo a un diámetro de al menos uno de los orificios de restricción de flujo, es mayor a 2:1.

4. La boquilla de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 o 2, caracterizada porque la longitud axial del tubo es al menos 5 veces un diámetro interior de la salida de fluido del tubo.

5. La boquilla de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque los orificios de restricción de flujo se alinean axialmente con el tubo.

6. La boquilla de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque una proporción de una longitud axial del tubo a una longitud axial de al menos uno de la pluralidad de orificios de restricción de flujo, es al menos 4: 1.

7. La boquilla de conformidad con la reivindicación 2 , caracterizada porque un extremo axial del tubo próximo a la pluralidad de orificios de restricción de flujo ubicado circunferencialmente está tapado .

8 . La boquilla de conformidad con la reivindicación 2 , caracterizada porque la pluralidad de orificios para restricción de flujo localizados circunferencialmente, se colocan a través del tubo dentro de una longitud L desde un extremo axial de entrada del tubo próximo a la entrada, en donde la longitud L es menor que 2 diámetros interiores de tubo.

9. Una boquilla de inyección para utilizar en un dispositivo de distribución de gas, la boquilla de inyección se caracteriza porque comprende: un tubo que tiene una entrada de fluido y una salida de fluido; en donde la entrada de fluido comprende un orificio anular que circunda a un dispositivo para restricción de flujo.

10. La boquilla de inyección de conformidad con la reivindicación 9, caracterizada porque el dispositivo para restricción de flujo comprende un disco suspendido en el centro de la entrada .

11. La boquilla de inyección de conformidad con la reivindicación 9, caracterizada porque el dispositivo de restricción de flujo es cónico o frustocónico .

12. La boquilla de inyección de conformidad con la reivindicación 9, caracterizada porque un ancho del orificio anular está entre 0.05 y 0.25 veces el diámetro interior del tubo.

13. La boquilla de inyección de conformidad con la reivindicación 9, caracterizada porque una longitud del dispositivo de restricción de flujo está entre 0.1 y 0.9 veces una longitud del tubo.

14. Un aparato para distribución de gas, caracterizado porque comprende: un múltiple de distribución, en comunicación fluida con una fuente de gas y una pluralidad de boquillas de inyección, estas boquillas de inyección comprenden un tubo con una entrada de fluido, una salida de fluido, un diámetro interior y una longitud axial; y la entrada de fluido de al menos una de la pluralidad de boquillas de inyección, se coloca dentro del múltiple de distribución y una salida de fluido; en donde la entrada de fluido de al menos una boquilla de inyección comprende una pluralidad de orificios de restricción de flujo distribuidos en el extremo axial de la boquilla de inyección.

15. Un aparato de distribución de gas, caracterizado porque comprende: un múltiple de distribución en comunicación fluida con una fuente de gas y una pluralidad de boquillas de inyección, estas boquillas de inyección comprenden un tubo con una entrada de fluido, una salida de fluido, un diámetro interior y una longitud axial; y la entrada de fluido de al menos una de la pluralidad de boquillas de inyección se coloca dentro del múltiple de distribución y una salida de fluido; en donde la entrada de fluido de al menos una boquilla de inyección comprende una pluralidad de orificios de restricción de flujo, distribuidos circunferencialmente en la boquilla de inyección.

16. El aparato de conformidad con la reivindicación 14 ó 15, caracterizado porque la salida de fluido está próxima a una circunferencia exterior del múltiple de distribución.

17. El aparato de conformidad con la reivindicación 14 ó 15, caracterizado porque la salida del tubo es externa a una circunferencia exterior del múltiple de distribución.

18. El aparato de conformidad con la reivindicación 14 ó 15, caracterizado porque una proporción de un diámetro interior de la salida de tubo a un diámetro de al menos uno de los orificios de restricción de flujo es mayor que 2:1.

19. El aparato de conformidad con la reivindicación 14 ó 15, caracterizado porque una proporción de un diámetro interior de la salida del tubo a un diámetro de al menos uno de los orificios de restricción de flujo es mayor a 2: 1.

20. El aparato de conformidad con la reivindicación 14 ó 15, caracterizado porque una longitud del tubo es al menos 5 veces un diámetro interior de la salida del tubo.

21. El aparato de conformidad con la reivindicación 14, caracterizado porque la pluralidad de orificios para restricción de flujo se alinea axialmente con el tubo.

22. El aparato de conformidad con la reivindicación 14, caracterizado porque una proporción de longitud axial del tubo a longitud axial de al menos uno de la pluralidad de orificios de restricción de flujo, es al menos 4:1.

23. El aparato de conformidad con la reivindicación 15, caracterizado porque un extremo axial del tubo próximo a la pluralidad de orificios de restricción de flujo radiales está tapado.

24. El aparato de conformidad con la reivindicación 15, caracterizado porque la pluralidad de orificios de restricción de flujo radial se colocan a través del tubo una longitud L desde un extremo axial del tubo próximo a la entrada, en donde la longitud L es menor a 2 diámetros interiores de tubo .

25. Un aparato para distribución de gas, caracterizado porque comprende: un múltiple de distribución en comunicación fluida con una fuente de gas y una pluralidad de boquillas de inyección, estas boquillas de inyección comprenden un tubo con una entrada de fluido, una salida de fluido, un diámetro interior y una longitud axial; y la entrada de fluido de al menos una de la pluralidad de boquillas de inyección se coloca dentro del múltiple de distribución y una salida de fluido; en donde la entrada de al menos una de las boquillas de inyección comprende un orificio anular que circunda un dispositivo para restricción de flujo.

26. El aparato de conformidad con la reivindicación 25, caracterizado porque la salida de fluido está próxima a una circunferencia exterior del múltiple de distribución.

27 . El aparato de conformidad con la reivindicación 25 , caracterizado porque la salida de fluido es externa a una circunferencia exterior del múltiple de distribución.

28 . El aparato de conformidad con la reivindicación 25 , caracterizado porque el dispositivo de restricción de flujo comprende un disco suspendido en el centro de la entrada.

29 . El aparato de conformidad con la reivindicación 25 , caracterizado porque el dispositivo de restricción de flujo es cónico o frustocónico.

30 . El aparato de conformidad con la reivindicación 25 , caracterizado porque un ancho del orificio anular está entre 0 . 05 y 0 . 25 veces de un diámetro interior del tubo.

31 . El aparato de conformidad con la reivindicación 25 , caracterizado porque una longitud del dispositivo de restricción de flujo está entre 0 . 1 y 0 . 9 veces una longitud del tubo.

32 . Un recipiente que comprende el aparato de conformidad con la reivindicación 14 ó 15 , colocado dentro del recipiente.

33 . El recipiente de conformidad con la reivindicación 32 , caracterizado porque el recipiente se elige del grupo que consiste de un regenerador de catalizador agotado, un recipiente de reacción de polimerización, y gasificación de carbón.