MXPA01004052A - Aparato de distribucion para reactor y aparato de mezclado para zona de enfriamiento rapido - Google Patents
Aparato de distribucion para reactor y aparato de mezclado para zona de enfriamiento rapidoInfo
- Publication number
- MXPA01004052A MXPA01004052A MXPA/A/2001/004052A MXPA01004052A MXPA01004052A MX PA01004052 A MXPA01004052 A MX PA01004052A MX PA01004052 A MXPA01004052 A MX PA01004052A MX PA01004052 A MXPA01004052 A MX PA01004052A
- Authority
- MX
- Mexico
- Prior art keywords
- fluid
- plate
- turbulence chamber
- mixing apparatus
- distribution
- Prior art date
Links
- 238000002156 mixing Methods 0.000 title claims abstract description 111
- 238000009826 distribution Methods 0.000 title claims abstract description 104
- 238000010791 quenching Methods 0.000 title abstract description 15
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims abstract description 236
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 106
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims abstract description 44
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 7
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 97
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 22
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 18
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 claims description 14
- 239000012071 phase Substances 0.000 claims description 13
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 claims description 8
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 claims description 6
- 239000000376 reactant Substances 0.000 abstract description 6
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 29
- 238000000034 method Methods 0.000 description 29
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 19
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 13
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 11
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 10
- 230000003197 catalytic Effects 0.000 description 8
- 210000000088 Lip Anatomy 0.000 description 7
- 230000000875 corresponding Effects 0.000 description 6
- 239000000047 product Substances 0.000 description 6
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 5
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 4
- 238000006011 modification reaction Methods 0.000 description 4
- 230000037250 Clearance Effects 0.000 description 3
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 230000035512 clearance Effects 0.000 description 3
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 3
- 239000003209 petroleum derivative Substances 0.000 description 3
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 3
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 3
- 102000014961 Protein Precursors Human genes 0.000 description 2
- 108010078762 Protein Precursors Proteins 0.000 description 2
- 150000001491 aromatic compounds Chemical class 0.000 description 2
- 230000005587 bubbling Effects 0.000 description 2
- 238000004939 coking Methods 0.000 description 2
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 2
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 2
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 238000005304 joining Methods 0.000 description 2
- OZAIFHULBGXAKX-UHFFFAOYSA-N precursor Substances N#CC(C)(C)N=NC(C)(C)C#N OZAIFHULBGXAKX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000036633 rest Effects 0.000 description 2
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- REDXJYDRNCIFBQ-UHFFFAOYSA-N aluminium(3+) Chemical class [Al+3] REDXJYDRNCIFBQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000003118 aryl group Chemical group 0.000 description 1
- 230000000712 assembly Effects 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 230000005465 channeling Effects 0.000 description 1
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005242 forging Methods 0.000 description 1
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002706 hydrostatic Effects 0.000 description 1
- 238000003475 lamination Methods 0.000 description 1
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 230000000414 obstructive Effects 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
- 210000000006 pectoral fin Anatomy 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral Effects 0.000 description 1
- 230000001737 promoting Effects 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 238000009736 wetting Methods 0.000 description 1
Abstract
Un aparato de mezclado (16) para una zona de enfriamiento rápido, que ocupa un altura vertical baja y que tiene una eficiencia de mezclado y distribución de fluido, mejoradas, a través de la superficie de catalizador, incluye una cámara de turbulencia (20) una red de distribución burda (100) , y un aparato de distribución (120) . En la cámara de turbulencia (20), el fluido reactivo proveniente de un primer lecho de catalizador, de arriba, se mezcla completamente con un fluido para enfriamiento rápido, por una acción de remolinos. Los fluidos mezclados salen de la cámara de turbulencia (20), a través de una abertura, hacia el sistema de distribución burda (100) en donde los fluidos se distribuyen radialmente hacia afuera y a través del recipiente, hacia el aparato de distribución (120). El aparato de distribución (120) incluye una placa (122) con un número de campanas burbujeadoras (130) y un plato de goteo asociado (150) que multiplica la corriente de goteo de líquido de lascampanas burbujeadoras (130) para distribuir simétricamente, de manera adicional, los fluidos, a través de la superficie del catalizador. Alternativamente, placas desviadoras pueden estar asociadas con las campanas burbujeadoras (130) para proporcionar una distribución del líquido, más amplia y más uniforme, por debajo de la placa (122). El aparato de distribución (120) se puede usar en el recipiente de reacción (10) sin la cámara de turbulencia (20) y el sistema de distribución burda (100) , por ejemplo en la parte superior de un recipiente.
Description
APARATO DE DISTRIBUCIÓN PARA REACTOR Y APARATO DE MEZCLADO PARA ZONA DE ENFRIAMIENTO RÁPIDO
CAMPO DE LA INVENCIÓN
La presente invención se refiere a un aparato de distribución y a un aparato (o dispositivo) de mezclado, para la zona de enfriamiento rápido, que puede incluir el aparato de distribución, ambos de los cuales son apropiados para mezclar y redistribuir los reactivos, eficientemente, a través de la sección transversal horizontal de un recipiente I de reacción vertical.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN , l Muchos procesos catalíticos se llevan a cabo en reactores que contienen una serie de lechos catalíticos separados. Frecuentemente, en esos procesos, dispositivos de mezclado para la zona de enfriamiento rápido, se encuentran localizados ventajosamente para proporcionar el mezclado rápido y eficiente de las corrientes de fluido que se procesan en el reactor en donde se suministra una corriente de fluido, más fría, desde una fuente externa. Consecuentemente, la temperatura de la corriente de proceso que entra a los lechos sucesivos de catalizador se¡ puede controlar. Un experimentado en la técnica apreciará que, REF. 128956 mientras mejor sea el mezclado de las corrientejs de I reactivos, mejor se podrá controlar la temperatura y la reacción. Como un resultado, el funcionamiento global del I reactor será mejor. | Ejemplos de dispositivos de mezclado paira la zona de enfriamiento rápido, incluyen la Patente Norteamericana No. 3,353,924, la Patente Norteamericana
3,480,407, la Patente Norteamericana No. 3,541,000;, la i
Patente Norteamericana No. 4,669,890 y la Patente I Norteamericana No. 5,152,967. Algunos de estos dispositivos son complicados y es probable que se obstruyan. Otros necesitan un espacio vertical relativamente grande ¡ para I asegurar el grado de mezclado deseado. Todavía otros icrean una caída de presión indeseablemente alta. Consecuentemente, existe una continua necesidad de un dispositivo de mezclado para la zona de enfriamiento rápido, apropiado, que Ipueda mezclar eficientemente corrientes de fluidos. En un espacio I vertical bajo, con una caída de presión aceptablemente [baja. Típicamente, los dispositivos de mezclado para la zona de enfriamiento rápido se encuentran localizados por I encima de un sistema de distribución de fluido, asociado; por ejemplo, una placa o plato de distribución colocada horizontalmente. el fluido (vapor y a través del plato de
^^c^^^^gyjTg^^^cá^^^y g^^c, catalizador. Ese plato de distribución puede contener cierto número de montajes de "campanas burbujeadoras" que pueden estar colocadas por encima de uno o más orificios que se encuentren en el plato de distribución. La campana burbujeadora proporciona un mezclado íntimo del vapor ¡y del líquido antes de que el fluido de la fase mezclada se distribuya a través del lecho de catalizador. Ejemplos de platos de distribución incluyen la Patente Norteamericana No. 2,778,621, Patente Norteamericana No. 3,218,249, Patente Norteamericana No. 960, 571, Patente Norteamericana No. 4,836,989, Patente Norteamericana No. 5,045,247, Patente Norteamericana No. 5,158,714 y Patente Norteamericana No. 5,403,561. Aunque pueden ser aceptables uno o más de estos diseños, todavía existe la posibilidad de realizar mejoras, particularmente en proporcionar^ una distribución uniforme de las fases de vapor y líquido, en contacto con el catalizador en el recipiente del reactor.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN
Un objeto de la invención es proporcionar un aparato de distribución que incluye un plato de i redistribución (al que también se hace referencia ¡en la presente como "placa de redistribución"). Otro objeto i de la invención es proporcionar un aparato de mezclado para la zona de enfriamiento rápido (al que también se hace referencia en la presente como el "dispositivo de mezclado para la zona de enfriamiento rápido") que incluya una cámara de turbulencia, una red de distribución burda colocada por debajo de la cámara de turbulencia, y, preferentemente, un aparato de distribución colocado por debajo de la red de distribución burda. Deberá comprenderse que el aparato de distribución puede estar asociado con un dispositivo de mezclado para la zona de enfriamiento rápido, o puede usarse de manera separada del dispositivo de mezclado para la zona de enfriamiento rápido; por ejemplo, en la parte superior del recipiente del reactor. El aparato de distribución incluye una placa de redistribución (a la que también se hace referencia en la i presente como una "placa") que tiene una pluralidad de aberturas y una pluralidad de campanas burbujeadoras en donde al menos algunas de las campanas burbujeadorasi están asociadas con al menos algunas de las aberturas. En una t modalidad, una pluralidad de platos de goteo se enc'uentra colocada de manera substancialmente horizontal por deb'ajo de la placa de redistribución. Al menos algunas de los platos de goteo están asociadas con al menos algunas de las I campanas burbujeadoras. Los platos de goteo reciben los fluidos que salen de las campanas burbujeadoras asociiadas y los distribuyen a través de al menos un orificio de descarga proporcionado sobre el fondo de el plato de goteo. Eri otra i modalidad, el plato de goteo tiene al menos dos orificios de descarga para multiplicar la corriente de goteo de fluido recibida desde la campana burbujeadora y distribuye simétricamente el fluido a través de la superficie del I catalizador. ¡ En lugar de platos de goteo se puede colocar, por debajo del plato de redistribución, al menos una | placa i desviadora, y preferentemente una pluralidad de placas desviadoras. Preferentemente al menos algunas de las p Ilacas desviadoras están asociadas con al menos algunas de las campanas burbujeadoras. Como se mencionó anteriormente, el aparato de mezclado para la zona de enfriamiento rápido incluye una cámara de turbulencia. La cámara de turbulencia ¡ está adaptada para recibir fluidos ubicados corriente arriba en el reactor (tales como aquellos que salen de un lecho de catalizador localizado por encima de la cámara de turbulencia) . Preferentemente, la cámara de turbulencia es substancialmente cilindrica. La cámara de turbulencia incluye una pared colocada entre un techo y un piso. La pared tiene una pluralidad de orificios, tales como orificios de entrada, que proporciona un medio de comunicación por fluido hacia la cámara de turbulencia. El piso rodea un orificio que proporciona un medio para que el
.. *. y -8--- .
fluido salga de la cámara de turbulencia. Preferentemente, se proporciona un vertedero alrededor de la periferia del orificio. Las placas desviadoras se encuentran localizadas dentro de la cámara de turbulencia, las cuales estabilizan los vórtices de las fases de vapor y líquido, reducen la altura total requerida de la cámara de turbulencia, proporcionan un intervalo de operación más amplio para el caudal de vapor y líquido, y promueven , la turbulencia/mezclado dentro de cada una de las fases del fluido. Al menos algunos de los orificios tienen una placa desviadora asociada con los orificios. La red de distribución burda está colocada por debajo de la cámara de turbulencia para recibir fluidos provenientes de la cámara de turbulencia. La red de distribución burda incluye una placa contra salpicaduras y canales que se extienden radialmente hacia afuera. La placa contra salpicaduras está adaptada para recolectar fluidos provenientes de la cámara de turbulencia y distribuirlos, radialmente hacia afuera, a través de los canales. Preferentemente los canales incluyen paredes laterales con muescas separadas para permitir que el fluido salga de los canales. Los fluidos que salen de los canales caen sobre un aparato de distribución colocado por debajo de la red de distribución burda. Preferentemente, el aparato de distribución incluye una placa de redistribución montada, substancialmente horizontal, por debajo de la red de distribución burda y de la cámara de turbulencia. La jplaca de redistribución se extiende substancialmente a travjés de toda la sección transversal del recipiente para separar una sección superior del recipiente, de una sección inferior. La placa de redistribución comprende una pluralidad de i aberturas y una pluralidad de campanas burbujeadoras asociadas con las aberturas de la placa de redistribución. Más preferentemente, una campana burbujeadora está asociada con cada abertura, para proporcionar el único medio de flujo de fluido a través de la placa. I Las campanas burbujeadoras incluyen un tubo de subida y una campana separada. El tubo de subida tiene una parte superior y una parte inferior, y el tubo de subida está asegurado cerca de la parte inferior de la placa de redistribución. Un conducto se encuentra definido entre la parte superior y la parte inferior y proporciona un medio de comunicación por fluido a través de la placa de redistribución. Preferentemente la campana tiene una pluralidad de hendiduras separadas para permitir el flujo de i fluidos a través de la campana y hacia el anulo definido por la campana y el tubo de subida. ¡ En una modalidad preferida, el techo l de la i cámara de turbulencia está cerrado. Un plato de recolección
-J--M-.
de líquido, preferentemente de forma frustocónica, rodea la cámara de turbulencia y está inclinada de manera tal que un extremo adyacente a los orificios de entrada es más bajo que el otro extremo adyacente a la pared del recipiente. El fluido que sale del lecho de catalizador precedente!, cae sobre el plato de recolección de líquido o sobre el techo de I la cámara de turbulencia, en donde se dirige sobre el ¡plato I de recolección de líquido y hacia los orificios de entrada.
Placas desviadoras se encuentran localizadas dentro de la cámara de turbulencia adyacente a los orificios y en comunicación con los orificios, para recibir y dirigir el fluido entrante, de manera circunferencial alrededor de la cámara de turbulencia. En esta modalidad preferida, el orificio se encuentra localizado centralmente y proporciona el único medio para que el fluido salga de la cámara de turbulencia. También se pueden incluir placas desviadoras adicionales, es decir, placas desviadoras en la pared y placas desviadoras internas (en donde las últimas se encuentran localizadas sobre el piso de la cámara de turbulencia) . i En otra modalidad preferida, se proporciona un I sistema de fluido de enfriamiento rápido, para introducir fluido de enfriamiento rápido adentro o encima de la cámara de turbulencia. El sistema de fluido de enfriamiento ¡rápido puede incluir un tubo de alimentación en comunicación ¡con un
?A???? Mi b ? ¡míáÉlml?j^¡ colector múltiple concéntrico que rodee la cámara de turbulencia. Una pluralidad de piezas laterales para el fluido de enfriamiento rápido, en comunicación por fluido con el distribuidor, se extiende radialmente hacia dentro y termina con boquillas que se extienden dentro de la cámara de turbulencia. Las boquillas están localizadas en posición adyacente y por debajo de las placas desviadoras y tienen orificios para dirigir los fluidos de enfriamiento rápido I hacia la corriente de fluido que sale de las placas desviadoras. Alternativamente, el sistema de fluido de enfriamiento rápido puede incluir un tubo de alimen:ación que introduzca el fluido de enfriamiento rápido directamente (sin un distribuidor) dentro de la cámara de turbulen Icia o I dentro de un área por encima de la cámara de turbulencia. En otra modalidad de la presente invención, se proporciona un reactor, con el aparato de mezclado para la zona de enfriamiento rápido, de la presente invención, interpuesto entre dos lechos de catalizador. Preferentemente, el aparato de mezclado para la zona de enfriamiento rápido está soportado dentro de un recipiente de reactor mediante una estructura de soporte que i Incluye I una campana concéntrica, que puede ser formada para actuar como un tubo de torsión, y al menos un primer conjunto de vigas radiales que se extienden radialmente hacia afuera
^t tii mtm? desde la campana y que terminan en un anillo de soportje que está unido a la pared del recipiente del reactor. En particular, las vigas radiales comprenden I un saliente que soporta el plato de redistribución y un alma de las vigas incluye preferentemente una pluralidad de orificios para permitir el paso de fluidos a través del recipiente. Además, las almas portan también los canales. i Las vigas radiales soportan también la cámara de turbulencia y en el área entre la pared de la cámara de turbulencia y la pared del recipiente, las vigas radiales pueden tener una altura vertical que se incline hacia abajo desde la pared del recipiente hasta la pared de la cámara de turbulencia. Específicamente, las vigas radiales en la pared de la cámara de turbulencia, tendrán una altura vertical aproximadamente en la parte inferior de los orificios que se encuentran sobre la pared de la cámara de turbulencia y en la pared del recipiente las vigas radiales tienen una altura vertical mayor que en la pared de la cámara de turbulencia. El plato de recolección de líquidos se proporciona sobre la parte superior de las vigas radiales en el área entre la pared de la cámara de turbulencia y en la pared del recipiente, para crear una superficie cónica inclinada hacia abajo. Como en otras modalidades, el plato de recolección de líquido i tiene preferentemente una forma frustocónica y rodea la cámara de turbulencia. ' Alternativamente, un primer conjunto de vigas radiales, que tiene una sola altura vertical, puede estar provisto de un segundo conjunto de vigas radiales localizadas verticalmente por encima del primer conjunto. En este caso, la parte superior del segundo conjunto de ¡vigas radiales está inclinada hacia abajo en la misma forma descrita anteriormente. En cada caso, el plato de recolección de líquido recolecta fluido proveniente del techo de la cámara de turbulencia y del lecho de catalizador de arriba y lo dirige a través de los orificios que se encuentran en la cámara de turbulencia. En una modalidad preferida, se usa un primer conjunto de vigas radiales que tienen una sola altura i vertical, para soportar la cámara de turbulencia y los
fluidos desde el lecho de catalizador de arriba, hacia la cámara de turbulencia y hacia los orificios. El anillo que se encuentra en la pared, proporciona soporte para el plato de recolección de líquido y proporciona una superficie obturadora para prevenir que los fluidos esquiven la cámara de turbulencia. La presente invención contempla también una mejora en los dispositivos de mezclado para la zona de enfriamiento rápido, conocidos, en donde una red de distribución burda está interpuesta entre una cámara de mezclado (o una cámara de turbulencia) y un aparato de distribución. La presente invención proporciona, por lo tanto, un reactor que incluye un aparato de mezclado1 para las zonas de enfriamiento rápido, de esta invención^ que I comprende una cámara de mezclado y un aparató de distribución. En particular, la mejora comprende una r!ed de distribución burda colocada entre la cámara de mezclado y el aparato de distribución, la red de distribución burda comprende una placa contra salpicaduras en comunicación por fluido con canales que se extienden hacia afuera. Preferentemente los canales se extienden a hacia afuera radialmente desde la placa contra salpicaduras. La placa contra salpicaduras tiene preferentemente aberturas y los i canales incluyen preferentemente paredes laterales con muescas separadas, para permitir que el fluido salga de los canales.
La invención está enfocada también a una campana burbujeadora que comprende: un tubo de subida que tiene un extremo inferior localizado dentro, y que se extiende a través de, una abertura, en una placa del aparato de distribución y un extremo superior para definir un conducto entre los extremos, el conducto incluye una entrada y una salida; una campana localizada encima del extremo superior del tubo de subida, la campana tiene una porción superior y una porción de faldón que se extiende I hacia abajo; un separador localizado entre el tubo de subida y la campana, para mantener un espacio libre entre el extremo superior del tubo de subida y la campana; una placa I desviadora colocada por debajo de la salida del conducto. i La placa desviadora puede tener cualquier estructura deseada, y vuelve a dirigir la mayor parte del fluido que fluye hacia abajo desde el conducto del tubo de subida, de manera tal que el fluido forme un patrón de rocío, relativamente amplio, a través del lecho de catalizador ubicado corriente abajo (comparado con el patrón de flujo de fluido de una campana burbujeadora sin la placa desviadora) . Adicionalmente, la invención está enfocada a una campana burbujeadora que comprende: un tubo de subida que tiene un extremo inferior localizado dentro, y extendiéndose a través, de una abertura que se encuentra en
«-...» <my, . má ¿ a ¿¿á&M m *~, la placa del aparato de distribución y un extremo superior para definir un conducto entre los extremos; una campana localizada por encima del extremo superior del tuoo de subida, la campana tiene una porción superior y una porción 5 de faldón que se extiende hacia abajo; al menos un separador localizado entre el tubo de subida y la campana, para mantener un espacio libre entre el extremo superior del tubo I de subida y la campana; y una pluralidad de aletas del tubo de subida localizadas entre el extremo superior del tubo de i i
subida y la porción superior de la campana. Un anulo ("anulo I de la campana burbujeadora") se crea entre el tubo de subida i y la campana. Las aletas del tubo de subida se encuentran preferentemente al ras del lado inferior de la pared superior de la campana burbujeadora. Las aletas del tubo de
subida están separadas entre sí para formar conductos) entre aletas. Preferentemente, los conductos entre aletas son el único (o exclusivo) medio de comunicación por fluido entre el anulo de la campana burbujeadora y el conducto del tubo de subida. 20 Una campana burbujeadora puede incluir también la placa desviadora y las aletas de tubo de subida. | La placa desviadora y/o las aletas de tµbo de I subida (como se describió anteriormente) pueden encontrarse también incluidas en una campana burbujeadora de cualquier 25 otro tipo de estructura.
--»-"- *~ - . . «J... J.A-H. itt - n-^>- m £*-?á¡i* La presente invención contempla también el uso de un aparato de distribución en donde un aparato de distribución no está asociado con el aparato de mezclado para la zona de enfriamiento rápido, es decir, el aparaito de distribución se usa demás del aparato de mezclado para la zona de enfriamiento rápido, o se usa en un reactor cue no tenga una aparato de mezclado para ala zona de enfriamiento rápido. En esta modalidad, el aparato de distribución puede proporcionarse por encima de un lecho de catalizador. Por ejemplo, el aparato de distribución puede ser I parte superior del reactor o entre lechos sucesivos de catalizador. El aparato de distribución incluirá una | placa I de distribución y una pluralidad de campanas burbujeadoras, como se describió anteriormente. Además, el aparajto de i distribución puede estar provisto de una pluralidad de platos de goteo, como se describió anteriormente. En otra modalidad, los platos de goteo se pueden omitir y se pueden incluir al menos una placa desviadora en el aparato de distribución, como se describió anteriormente. Las aletas de tubo de subida pueden estar incluidas en cualesquiera de las I campanas burbujeadoras. En esta modalidad, al aparato de distribución se le llama usualmente como "plato de distribución" . La presente invención contempla también el uso de un aparato de mezclado para la zona de enfriamiento
.a^?Mm?íiaiU?áih?iiaSi^^^ Jm ^^^m rápido en un proceso para poner en contacto un fluido con un segundo fluido, en donde el primer y segundo fluidos pueden ser líquido y/o gas. Preferentemente el proceso ocurre en una porción de un reactor, entre dos lechos separados, sucesivos, de sólidos en formas de partículas, por ejemplo, partículas de catalizador. En una modalidad la invención I incluye ampliamente introducir un primer fluido al reactor; transportar el primer fluido a través de un lecho de catalizador; recolectar el producto de reacción del primer lecho de catalizador y transportarlo a través' del dispositivo de mezclado para la zona de enfriamiento rápido, en donde se mezcla y reacciona adicionalmente, con un fluido de enfriamiento rápido ("segundo fluido") para formar un producto de reacción adicional que se distribuye sobre la superficie de un segundo lecho, que incluye partículas de catalizador ubicado corriente abajo del primer leeho de catalizador. En una aplicación particular de esta modalidad, el hidrotratamiento y la hidropirólisis de materiales de hidrocarburos de petróleo relativamente pesados, el primer fluido es una mezcla caliente de gas y líquido y el segundo fluido es un gas frío o un líquido frío. I En una modalidad particular, el procesó está enfocado a un reactor de flujo descendente de dos fases. El proceso incluye introducir un primer fluido, tal como reactivos líquidos y gaseosos dentro del reactor ¡en un sitio por encima de la cámara de turbulencia, Preferentemente, el primer fluido se introduce eh una sección superior del reactor. El primer fluido se introduce posteriormente dentro de la cámara de turbulencia Un segundo fluido, por ejemplo, un gas de enfriamiento rápido, se introduce dentro de la cámara de turbulencia y hace contacto con el primer fluido para formar una mezcla de fluidos en la cámara de turbulencia. La mezcla de fluidos en la cámara de turbulencia sale de la cámara de turbulencia y se recolecta mediante una red de distribución burda en donde la mezcla de fluidos de la cámara de turbulencia se distribuye radialmente por encima de una placa contra salpicaduras y de canales que se extienden hacia afuera. I Subsecuentemente, una mezcla de fluidos que sales de los canales se conduce hacia un aparato de distribuciójn. El aparato de distribución incluye una placa de redistribución con una pluralidad de aberturas y una pluralidad de campanas i burbujeadoras y en donde al menos las campanas burbujeadoras ! están asociadas con al menos una de las aberturas. La mezcla de fluidos se transporta a través de la placa de redistribución para formar una mezcla de fluidos de la placa de redistribución. La mezcla de fluidos de la piaba de redistribución se transporta eventualmente hacia una sección I del reactor ubicada corriente abajo. En una modalidad del proceso, una ! placa
^fkí*¿^^i desviadora está asociada con al menos ciertas de las campanas burbujeadoras, también, se pueden incluir aletas de tubo de subida en al menos algunas de las campanas burbujeadoras . En otra modalidad del proceso, antes de que la mezcla de fluidos de la placa de redistribución sea transportada hacia la sección del reactor, ubicada corriente abajo, se recolecta sobre una pluralidad de plato de distribucións de goteo substancialmente horizontales, en donde al menos una de los platos de goteo, que se encuentran ubicadas por debajo de la placa están asociadas con al menos algunas de las campanas burbujeadoras. La mezcla de fluidos de placa de redistribución, recolectada, se distribuye a través de al menos un orificio de descarga que se encuentra en los platos de goteo y cierta separación del gas del líquido se lleva a cabo en los platos de goteo. La invención está enfocada también ¡a un t proceso para transferir un fluido desde un primer lecho de un reactor hacia un segundo lecho de un reactor, localizado i corriente abajo del primer lecho. El proceso comprende I introducir un fluido desde el primer lecho del reactor a la cámara de turbulencia. Subsiguientemente el fluido se retira I i de la cámara de turbulencia y se introduce a una red de t distribución burda que incluye una placa contra salpicaduras y canales que se extienden hacia afuera. Posteriormente el fluido se conduce desde la red de distribución burda hacia un aparato de distribución que incluye una placa de redistribución con una pluralidad de aberturas y una pluralidad de campanas burbujeadoras. Al menos algunas de las campanas burbujeadoras están asociadas con al encs una de las aberturas. El fluido se transporta luego a través de la placa de redistribución hacia el segundo lecho del reactor. El fluido puede incluir un gas, un líquido o una mezcla de líquido y gas. También se puede introducir un fluido de enfriamiento rápido, líquido o gas, de manera separada, a la cámara de turbulencia. La invención también está enfocada a un proceso para redistribuir un fluido dentro de un reactor. El i proceso incluye recolectar el fluido sobre un aparato de distribución y distribuir el fluido hacia una sección I ubicada corriente abajo del reactor, en una forma substancialmente uniforme a través de la se Icción I transversal del reactor. El aparato de distribución incluye í una placa de redistribución con una pluralidad de aberturas y una pluralidad de campanas burbujeadoras, en donde al menos algunas de las campanas burbujeadoras están asociadas con al menos algunas de las aberturas. En una modalidad, una pluralidad de charolas de goteo, substancia?mente horizontales, se encuentran ubicadas por debajo de la placa y están asociadas con al menos algunas de las campanas
^gj^ burbujeadoras. Consecuentemente, el fluido se recolecta sobre la placa de redistribución y se transporta a través de la placa hacia una sección del reactor ubicada corriente abajo. Si los platos de goteo se incluyen, el fluido se transporta a través de la placa sobre los platos de goteo en donde se transporta hacia una sección del reactor ubicada corriente abajo. En otra modalidad una placa desviadora está asociada con al menos una de las campanas burbujeadoras, Además, se pueden incluir aletas de tubo de subida en al menos algunas de las campanas burbujeadoras. La invención está enfocada también a un método de funcionamiento de una cámara de turbulencia, el cual incluye: un plato para recolección de líquido; una pared colocada entre un techo y un piso, el piso inclµye un orificio que proporciona un medio de comunicación hacia afuera de la cámara de turbulencia, la pared define un interior de la cámara de turbulencia; una pluralidad de orificios (a los que también se hace referencia como i "orificios de entrada"), en la pared, que proporciona un i medio de comunicación por fluido hacia la cámara de turbulencia; una pluralidad de placas desviadoras (o primeras placas desviadoras) localizadas dentro de la [cámara de turbulencia y en comunicación con los orificios para recibir y dirigir el fluido entrante, circunferencialmente alrededor de la cámara de turbulencia. El método comprende
<«t-a-.-b-*Mltfla M introducir un fluido dentro de la cámara de turbulencia a través de los orificios, y dirigir el fluido sobre las primeras placas desviadoras, subsecuentemente, el fluido se dirige desde las primeras placas desviadoras sobre el piso y hacia el orificio, en una manera tal que al menos una de las primeras placas desviadoras es sumergida parcialmente sobre el fluido. El aparato y proceso de la presente invención puede aplicarse particularmente para el uso en sistemas de procesamiento catalítico en lecho fijo, para el hidrotratamiento e hidropirólisis de materiales de hidrocarburos de petróleo relativamente pesados. Esos sistemas de procesamiento pueden usar reactores con uno o más lechos de catalizador separados verticalmente. Aunque la invención puede aplicarse particularmente para el uso en el tratamiento, con hidrogeno, de hidrocarburos, el proceso y t el aparato no están limitados para ese uso y se pueden usar en cualquier sistema en donde se desee la mezcla de un líquido que fluya verticalmente y de un gas que ¡ fluya i verticalmente, o de un líquido más ligero o de un líquido más pesado. Por ejemplo, la invención se puede usar también en operaciones de saturación aromática, desparafinado catalítico y acabado final con hidrógeno. i El aparato de mezclado para la zona de enfriamiento rápido puede colocarse en cualquier ' sitio
apropiado en un recipiente del reactor. Por ejemplo, se puede colocar en la parte superior del reactor, de manera tal que cualquier cantidad de fluido que entre al reactor haga contacto con el aparato de mezclado para la zona de enfriamiento rápido antes de que haga contacto con otros dispositivos internos del reactor. Alternativamente, el aparato de mezclado para la zona de enfriamiento rápido se puede colocar corriente abajo de cualesquiera dispositivos internos del reactor, tales como lechos internos de catalizador. Para propósitos de ejemplificación e ilustración, se proporciona a continuación un intervalo de parámetros, para algunos sistemas específicos de procesamiento para el hidrotratamiento e hidropirólisis de alimentaciones de hidrocarburos del petróleo relativamente pesadas, en las que se puede usar el aparato y proceso de la presente invención. Esos sistemas de procesamiento usan típicamente reactores que tienen diámetros internos de 5 a 20 pies con una cantidad de aproximadamente 2 a 5 esp'acios entre lechos de catalizador, verticalmente espaciados, con longitudes de 1.52 a 15.2 metros (de 5 a 50 pies), y usan catalizadores que tienen típicamente tamaños de partícula de i
0.08 cm a 0.635 cm (1/32 pulgadas a 1/4 pulgas). Como se indica con mayor detalle posteriormente, el aparato de mezclado para la zona de enfriamiento rápido, de esta invención, proporciona importantes ventajas. El diseño del aparato minimiza la altura vertical total del aparato de mezclado para la zona de enfriamiento rápido. Como un resultado, la altura vertical total del recipiente de reacción puede disminuirse, reduciendo por ello el costo de capital para el recipiente. Al mismo tiempo, se consigue el mezclado íntimo i y el equilibrio térmico a la vez que se mantiene una¡ caída de presión solamente moderada a través del dispositivo. El término "fluido", como se usa en la especificación y en las reivindicaciones, pretende incluir tanto líquidos como gases. El término "vapor" y "gas" s Ie usa de manera intercambiable en la presente.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS
La figura 1 muestra un reactor catalítico o de múltiples lechos, con una porción en corte para mostrar una ! vista de sección vertical de una porción del aparato de i distribución y del aparato de mezclado para la zona de enfriamiento rápido, de la presente invención. i La figura 2 es una vista en perspectiva ¡de una I porción del aparato de distribución y de mezclado para la zona de enfriamiento rápido, en donde se han retirado varias i porciones para mostrar mejor el detalle del aparato. Se comprende que la porción del aparato de mezclado pata la zona de enfriamiento rápido, no mostrada, es radialmente simétrica a la porción mostrada. ' La figura 2A es una vista en perspectiva de una porción del aparato de distribución y de mezclado para la zona de enfriamiento rápido, que muestra una modalidad diferente de porciones del aparato de mezclado para la zona de enfriamiento rápido. Se han retirado varias porciones para mostrar mejor el detalle del aparato. La figura 2B es una vista en perspectiva de una porción del aparato de distribución y de mezclado para la zona de enfriamiento rápido, que muestra todavía otra i modalidad deferente de porciones del aparato de mezclado para la zona de enfriamiento rápido. Se han retirado porciones para mostrar mejor el detalle del aparato. La figura 2C es una vista en perspectiva del aparato de distribución y de mezclado para la zona de enfriamiento rápido, que muestra una modalidad diferente del I I aparato. Se han retirado varias porciones para mostrar¡ mejor el detalle del aparato. ¡ I La figura 2D es una vista extrema de una viga I de soporte radial y de un canal de distribución y de una red de distribución burda de la modalidad de la Figura 2C. I t La figura 2E es una vista en perspectiva de una porción del plato de recolección de líquido, que incluye un diseño alternativo del plato La figura 2F es una ilustración esquemática de la vista superior del plato de recolección de líquidos 78, que incluye una porción del mismo formada de placas desviadoras, de los platos de recolección, integradas La figura 2G es una ilustración esquemática de una porción del plato de recolección de líquidos 78, que incluye placas desviadoras de los platos de recolección, integradas, de una estructura alternativa. La figura 3 es una vista en perspectiva de una porción de la cámara de turbulencia del aparato de mezclado para la zona de enfriamiento rápido, con varias porciones retiradas para mostrar el detalle de la cámara de turbulencia. Se entiende que la porción de la cámara de turbulencia, no mostrada es radialmente simétrica a la porción mostrada. La figura 3A es una vista lateral de una modalidad alternativa de la placa desviadora 42B de flujo inferior. La figura 4A es una vista superior de una porción del aparato de mezclado para la zona de enfriamiento rápido, para mostrar el sistema de fluido para enfriamiento rápido. Se entiende que la porción del sistema > del fluido para enfriamiento rápido, no mostrada es radialmente simétrica a la porción mostrada.
La figura 4B es una vista de sección i transversal de una porción de sistema de fluido para enfriamiento rápido. i La figura 4C es una ilustración esquemática de i una modalidad alternativa de la introducción de un fluido i para enfriamiento rápido (u otro fluido) al orificio ¡de la i placa desviadora longitudinal, que se encuentra jen la i cámara de turbulencia. I La figura 4D es una sección transversal i de la cámara de turbulencia que ilustra una colocación alternativa de la tubería para el fluido de enfriamiento rápido. i La figura 4E es una sección transversal ' de la cámara de turbulencia, que ilustra todavía otra alternativa de colocación de la tubería para el fluido de enfriamiento rápido. La figura 5A es una vista en planta de una porción del aparato de mezclado para la zona de enfriamiento rápido, para mostrar un detalle adicional de la red de distribución burda. Se entiende que la porción no mostrada es radialmente simétrica a la porción mostrada. í La figura 5B es una vista de sección parcial de una porción del aparato de mezclado para la zona de enfriamiento rápido, para mostrar un detalle adicional de los canales de distribución y del plato de redistribución. i Se entiende que la porción no mostrada es radia¡lmente
¡^¡B íB tiMU?^M simétrica a la porción mostrada. La figura 5C es una vista extrema de una viga de soporte radial y canal de distribución de la r^d de distribución burda. i La figura 6A es una vista en perspectiva del plato de redistribución usado en el aparato de distribución de la presente invención. Por claridad no se muestran muchas I de las campanas burbujeadoras individuales. i I La figura 6B es una vista en perspectiva de I una campana burbujeadora asociada con una abertura del plato de redistribución de la figura 6A y con su plato de goteo. Ciertas porciones se encuentran en corte para mostrar el detalle de la campana burbujeadora y del plato de goteo. La figura 7 es una vista en perspectiva de una modalidad alternativa del plato de goteo mostrado en la figura 6B, que ilustra una pluralidad de guías para goteo La figura 8 es una vista en perspectiva de una modalidad alternativa del plato de goteo mostrado en la figura 6B, que ilustra una estructura inferior, alternativa. La figura 9 es una vista en perspectiva de una modalidad alternativa del plato de goteo, que puede ser útil t en el aparato de la presente invención. ! La figura 10 es una vista de sección i transversal de una modalidad alternativa de una campana burbujeadora. '
-----ÍI-I--É-Í ^^HjiWftaa^&^ ^gg La figura 11 es una vista de elevación en planta de la campana burbujeadora, tomada a lo largo de la línea visual 11-11 de la figura 10. , La figura 12 es una vista en perspectiva, esquemática, de una porción de la campana burbujeadora ¡de la figura 10. La figura 13 es una vista de la sección transversal de una campana burbujeadora, con una placa desviadora alternativa. I La figura 14 es una vista en planta djs una modalidad alternativa de una placa desviadora. ' La figura 15 es una vista en planta de todavía I otra modalidad alternativa de una placa desviadora. i i La figura 16 es una vista de sección I transversal de una modalidad de una campana burbujeadora que tiene aletas de tubo de subida. La figura 17 es una vista en planta de una sección de la campana burbujeadora de la figura 16, tomada a lo largo de la línea visual de la línea 17-17 de la figura 16. ¡ I La figura 18 es una vista en corte de una t modalidad de una campana burbujeadora, que incluye un diseño alternativo de aletas de tubo de subida. , La figura 19 es una vista en planta de una sección de la campana burbujeadora de la figura 18, tomada a lo
PREFERIDAS '
Ahora se describirá el aparato de mezclado para la zona de enfriamiento rápido, de la invención, con referencia a su uso en un reactor catalítico de múltiples lechos, en el que el aparato se localiza en una zona entre dos lechos catalíticos. Un experimentado en la técnica comprende que el aparato de la presente invención puede usarse también en recipientes o reactores no catalíticos. Como se muestra en la figura 1, el reactor 10 comprende un recipiente cilindrico. Aunque el recipiente es, de manera preferente, substancialmente cilindrico, i puede tener cualquier forma que sea apropiada para propósitos de fabricación. El recipiente está construido típicamente de metal resistente a la corrosión o un material equivalente como acero inoxidable, aceros de aleación de i cromo recrecidos con soldadura o similares. El recipiente está normalmente aislado interna o externamente para el t funcionamiento a temperaturas elevadas. i Típicamente se proporciona una entrada j 12 en el recipiente, en su porción superior, por conveniencia en el llenado del recipiente con catalizador, para el
- .-*;"--mantenimiento de rutina, o para el flujo de fluido, como lo dicte la aplicación particular. Se proporciona una salida 14 en el recipiente, en su porción de fondo para permitir la descarga del producto fluido. El fluido de enfriamiento rápido se admite típicamente a través de una boquilla 13 a i la pared lateral conectada a un tubo de alimentación para I enfriamiento rápido. Alternativamente, el fluido para enfriamiento rápido se puede introducir a través de la parte superior o inferior del reactor. Una porción e corte 17 ilustra una vista de sección vertical, parcial, del aparato de distribución| y del aparato de mezclado para la zona de enfriamiento rápido. Interpuesto entre uno o más lechos de catalizador, sucesivos, se encuentra el aparato de mezclado 16 para la zona de enfriamiento rápido, de la presente invención. El I aparato incluye una cámara de turbulencia 20, una red de distribución burda 100 y preferentemente un aparato de t distribución 120. ( I La cámara de turbulencia 20 recibe y mezcla un fluido para enfriamiento rápido, típicamente proveniente de una fuente externa, con una corriente de fluido de I proceso reactivo ("fluido de proceso", "corrienjte de proceso" o "fluido reactivo") que sale del lecho de i catalizador de arriba. El fluido para enfriamiento rápido puede tener una temperatura diferente a la del fluido del
JJjg^ proceso y se puede introducir para controlar la temperatura del fluido del proceso. El fluido para enfriamiento rápido puede adicionarse también para ajustarse también para ajustar la composición de la corriente de proceso. j La red (o sistema) de distribución burda 100 recolecta una corriente de producto proveniente de la cámara de turbulencia ("corriente de producto de la cámara de turbulencia") y la distribuye radialmente hacia afuer , al aparato de distribución. El aparato de distribucióia 120 I 10 incluye una placa de redistribución 122 (o una placa ,122) ,
necesita estar asociado con el aparato de mezclado |de la i zona de enfriamiento rápido pero puede estar provisto i en el reactor, por ejemplo, cerca de la parte superi •or! del i i reactor, a fin de proporcionar una distribución uniforme del flujo hacia una sección del reactor ubicada corriente abajo. Cuando el aparato de distribución se proporciona de esta manera, recolectará el fluido de arriba, mezcla adicionalmente el fluido y distribuye uniformemente el t mismo. Haciendo referencia ahora a la figura 2, se I muestra una porción del aparato de mezclado para la zona de enfriamiento rápido, de la presente invención. El aparato llena substancialmente toda la sección transversal del I recipiente y es soportado por una estructura de soporte 60. La estructura de soporte tiene la forma de una rueda de carro con un cubo central y vigas de soporte radiales como rayos. Toda la estructura está soportada en el reactor por un solo anillo de soporte 62, asegurado en el interior de la pared del recipiente por soldadura, forjado u otros medios. Los salientes inferiores de las vigas de soporte radiales están ranuradas en el extremo de la pared a fin de que un alma 68 de las vigas de soporte radiales 66 se acomode sobre el anillo de soporte. La parte superior del saliente ! inferior 70 de la viga de soporte y la parte superior del I anillo de soporte 62 de la pared, se encuentran a la i misma
^¿j^^^^^^tagú^ t^ ßmM^^tíU^^ elevación para facilitar la instalación y sellado del plato de redistribución. Las vigas de soporte pueden sujetarse con pernos a orejetas de colocación (no mostradas) unidas a la pared para proporcionar estabilidad. Un cubo central 64 concéntrico con el reactor, puede tener el tamaño de una I galería de acceso para mantenimiento en el recipiente. Un I primer conjunto de vigas radiales 66 se extiende radialmente hacia afuera desde el cubo central hasta el anillo de soporte 62. Las vigas radiales 66 tienen un saliente 70 para soportar la placa de redistribución 122. Preferentemente, cada viga 66 tiene forma de I y su alma 68 tiene un número de orificios 72 cerca de la placa de redistribución,1 para I permitir el paso transversal de fluidos alrededor del I reactor. i El cubo central puede construirse de cualquier material apropiado. Por ejemplo, puede estar compuesto de anillos de cubo 63, como se ilustra en la figura 2B, un anulo 105, que puede incluir anillos internos de cubo, como i se ilustra en la figura 2A, o de uno o más tubos de torsión (cada uno de los cuales tiene una forma cilindrica) que se extienden substancialmente desde la parte superior hasta la parte inferior de las vigas radiales (no ilustradas en los dibujos) . Si se usa un diseño de tubo de torsión, el extremo I de las vigas de soporte se une al tubo o tubos de totsión. Se prefiere la estructura del cubo ilustrado en la figura 2.
vertedero redondo 26 se eleva por encima del orificio 24 para definir una bandeja poco profunda sobre el piso, -dentro de la cámara de turbulencia. La cámara de turbulencia , tiene un techo 28 que consiste preferentemente de una placa sólida
(observada de la mejor manera en la figura 4B) . Una sección de techo y piso de la cámara de turbulencia puede construirse de manera tal que puedan retirarse para servir i i como una galería de acceso para propósitos de mantenimiento. La pared lateral 30, (a la que también se hace referencia en la presente como la "pared" o "pared de la cáma¡ra de turbulencia") del cilindro de la cámara de turbulencia, es sólida excepto por cierto número de orificios 32 separados alrededor de la circunferencia y localizados justo por debajo del techo. Preferentemente los orificios i están separados uniformemente alrededor de la circunferencia de la cámara y tienen la forma de un paralelogramo y, de manera más preferente son rectangulares. De la manera más preferente, los orificios son cuadrados. En la modalidad más preferida, los orificios proporcionan el único medio para que un fluido proveniente de una sección del reactor, ubicada corriente arriba, entre a la cámara de turbulencia. La sección del reactor, ubicada corriente arriba, puede incluir un lecho de catalizador. i t Como se muestra en la Figura 2, un segundo i conjunto de vigas radiales 74 se extiende radialmente i hacia i afuera desde la pared de la cámara de turbulencia, hacia la pared 11 del reactor. Preferentemente, están localizadas sobre la parte superior y están sujetadas al primer conjunto de vigas radiales 66 para proporcionar una estructura t rígida. Alternativamente podría usarse una sola viga ( (o un solo conjunto de vigas) con el mismo perfil que el de las dos vigas (por ejemplo, ver la Figura 2C) . A través I de la t especificación, aunque se hace referencia específica1 a un segundo conjunto de vigas radiales, un experimentado ¡ en la técnica apreciará que se puede usar equivalentemente una sola viga. El segundo conjunto de vigas radiales es más alto en la pared del reactor que en la cámara de turbulencia. En la pared de la cámara de turbulencia, las vigas tienen substancialmente la misma altura que en la parte inferior de los orificios que se encuentran sobre la pared de la cámara de turbulencia. Como un resultado, la parte superior del segundo conjunto de vigas está inclinada hacia abajo. i En una modalidad preferida mostrada ¡en la Figura 2A, el segundo conjunto de vigas radiales puede ser reemplazado por un primer anillo 79 unido a la pared exterior de la cámara de turbulencia adyacente a la parte inferior 34 de los orificios 32 y un segundo anillo 77 unido a la pared del reactor a una mayor elevación que el primer t anillo. Más preferentemente, el segundo anillo 77 está I unido i i a una elevación aproximadamente igual a la del techo ¡de la cámara de turbulencia. En esta modalidad, el cubo central 64 incluye un anulo 105 que se extiende desde la parte superior hasta la parte inferior del cubo. El anulo comprende orificios 107 que permiten que el fluido fluya hacia afuera y hacia los canales de distribución y luego sobre la ¡placa de redistribución, debajo de la placa contra salpicaduras. El anulo puede incluir anillos de cubo interno (no mostrados en la figura 2A) . Los orificios 101 se proporcionan para permitir que el fluido fluya hacia dentro o hacia afuera del cubo central, y para permitir la comunicación por fluido entre las áreas centrales y periféricas del plato de redistribución. Los orificios 101 y 107 pueden ¡tener cualquier forma /o tamaño deseados. Además, los orificios 101 pueden estar separadas por una mayor distancia entre sí, que como se muestra en la figura 2A. Los orificios 107 pueden estar también separados por una mayor distancia | entre sí que como se muestra en la figura 2A. También, la separación de los orificios 101 y 107 no necesita ser tan simétrica o regular como se muestra en la figura 2A. Dos orificios adyacentes pueden estar separados por una mayor distancia (por ejemplo, varias pulgadas) , mientras que el próximo orificio consecutivo puede estar cercanamente adyacente al orificio precedente. En la modalidad de la figura 2A, los elementos del aparato, correspondientes a los elementos que se encuentran en otras modalidades ilustradas, se designan mediante los mismos números de referencia. La estructura y funcionamiento de los diferentes elementos de la modalidad de la figura 2A será evidente para aquellos experimentados en la técnica, a partir del análisis de las modalidades restantes. ¡ Como se analizará con mayor detalle posteriormente, en donde se proporcionen vigas, se proporcionan orificios 76 en el de vigas radiales, para permitir el paso del coilector múltiple de fluido para enfriamiento rápido. En donde únicamente se proporcione una sola viga, se proporciona un orificio en la porción superior de la viga, para permitir el paso del colector múltiple de fluido para enfriamiento (ver la figura 2C) . En las modalidades preferidas se tiene un primer y segundo anillo, no hay obstrucción para el colector múltiple de fluido para enfriamiento. Un plato 78 para recolección de líquido, preferentemente de forma frustocónica, se forma uniendo secciones de plato, de placa sólida (o paneles) a la¡ parte
superior del segundo conjunto de vigas radiales. Por supuesto, si es factible, se puede sujetar una sola placa a la parte superior del segundo conjunto de vigas. El supuesto, en donde se proporcione únicamente una sola viga, 5 el plato 78 se sujetará a la parte superior de la viga. De manera similar, en donde se proporcionen un primer y segundo anillos como en la modalidad preferida, la porción exterior del plato se sujeta al segundo anillo, mientras que la porción interior se sujeta al primer anillo. ¡ 10 Dado que el plato será inclinado, formará un cono truncado con una artesa a través de la cámajra de turbulencia. Los reactivos que caigan sobre el plato de i recolección de líquido 78 desde arriba, fluyen hacia los I orificios 32 que se encuentran en la pared de la cámara de I 15 turbulencia. En el área central del reactor, los reactivos caen sobre el techo 28 de la cámara de turbulencia y ¡fluyen radialmente hacia afuera encima del borde y hacia la cuba. Los reactivos fluyen desde la cuba hacia la cámara de turbulencia, a través de los orificios. Los reactivos que i 20 caen sobre el plato de recolección de líquido y que fluyen hacia la cámara de turbulencia incluyen líquido y i vapor reactivos. i t El plato de recolección de líquido, inclinado, i reduce el tiempo de residencia para el líquido y vapor¡ sobre I 25 el plato. El tiempo de residencia reducido reduce
consecuentemente la desintegración térmica del líquido y del vapor, la coquización y la formación de precursores de I compuestos aromáticos polinucleares. j En una modalidad alternativa (ilustrada ¡en la i figura 2E) al menos una porción del plato de recolección de i líquido 78 puede construirse de las secciones de , plato ! i fabricado de placa sólida, que incluye (n) paneles inclinados resaltados 78A para reducir adicionalmente el tiempo de residencia para el fluido, que incluye líquido y vapor, sobre el plato, es decir, al menos una de las secciones del I i plato de placa sólida, incluye un panel 78A inclinado resaltado. Los paneles 78A inclinados, resaltados, p Iueden colocarse en cualquier sitio apropiado, sobre el plato de recolección de líquido. Los paneles inclinados, resaltados, 78A están integrados en la sección de plato, de placa sólida (o en la única placa) preferentemente, los paneles inclinados, resaltados, 78A se maquinan integralmente con las secciones de plato de placa sólida o la única placa) . Los paneles 78A se dispondrían de manera tal que el resalto I 78B entre dos paneles adyacentes estuviese ubicado radialmente, substancialmente a la mitad en que dos orificios de entrada respectivos 32. El vértice de la línea de resalto no sería más alto que el techo de la cámara de turbulencia 28 o el punto de intersección del plato de recolección de líquido 78 con la pared 11 del reactor. Como
^ ¡ ?? ^*m tal, los paneles inclinados, resaltados, no influenciarían I en la altura vertical total, requerida para la instalación i del aparato de mezclado para la zona de enfriamiento rápido. i Todavía en otra modalidad alternativa, el plato de recolección de líquido 78 puede estar const Iruido I con placas de desviación 78C de los platos de recolección, I colocadas (o incluidas) sobre la superficie superior del I plato de recolección de líquido (figuras 2F y 2G) ¡. Las i placas de desviación de los platos de recolección pueden integrarse en el plato de recolección de líquido! Por I I ejemplo, durante la fabricación de recolección de líquido, o se pueden unir al plato de recolección de líquido, después de que se fabrique el último. Las placas de desviación 78C I de los platos de recolección, pueden ser de varias formas que incluyen aunque no están limitadas a, plana, en forma de
V, festoneada y en forma de U. Las placas de desviación de los platos de recolección preferentemente están separadas I entre sí. El grado de separación dependerá de los criterios de diseño. No obstante, las placas de desviación de los platos de recolección pueden estar también en contacto unos i con otros. La figura 2F ilustra esquemáticamente el plato de recolección de líquido que tiene placas de desviación de los platos de recolección, en forma de V, sobre una db sus secciones, con un extremo abierto de la "V" orientado hacia la pared 30 de la cámara de turbulencia. La Figura 2G plato de recolección de líquido, puede incluir placas de desviación del plato de recolección. También, un solo plato de recolección de líquido puede incluir placas de desviación del plato de recolección, de diferentes formas, sobre diferentes secciones de plato de placa sólida. Las placas de desviaciones 78C del plato de recolección promueve el mezclado del líquido y/o vapor reactivos que hayan caído sobre el plato desde el lecho de catalizador que se encuentra arriba. Este mezclado ayudará a la disipación de zonas calientes debida al flujo no uniforme a través del lecho del catalizador que se encuentra arriba, por ejemplo, debido a la canalización. Las placas de desviación 78C del plato de recolección tenderían a incrementar el tiempo de i residencia para el líquido sobre el plato y, por lo tanto, I se usarían preferentemente en aplicaciones de hidroprocesado i a temperaturas más bajas, que tengan velocidades I superficiales de líquido relativamente altas, en donde el t tiempo de residencia incrementado no es dañino a la calidad del producto. No obstante, las placas de desviación del plato de recolección se pueden usar en cualesquiera otras aplicaciones en donde el aparato de esta invención pueda utilizarse. La figura 2B ilustra una vista en perspectiva de una porción del aparato de mezclado para la zona de enfriamiento rápido, que muestra una modalidad modificada del mismo. Por ejemplo, en la modalidad de la Figura 2B, el t tamaño y forma de los orificios 72 es algo diferente que en I las otras modalidades. Será evidente para los experimentados en la técnica que, en la modalidad de la Figura 2B, los elementos del aparato correspondientes a los elementos que I se encuentran en las otras modalidades ilustradas, se designan mediante los mismos números de referencia. La i estructura y funcionamiento de los diferentes elementos de i la modalidad de la Figura 2B será evidente para aqjuellos experimentados en la técnica, a partir del análisis de las modalidades restantes de la invención. Las Figuras 2C y 2D ilustran una vista en perspectiva de una porción del aparato de mezclado pa Ira la zona de enfriamiento rápido, que muestra todavíal otra modalidad modificada del mismo. En esta modalidad, se usa un I solo conjunto de vigas radiales 66A en lugar del p Irimer conjunto de vigas radiales 66 y del segundo conjunto de I vigas radiales 74 de la modalidad de la Figura 2. En esta modalidad, las vigas radiales 66A incluyen un alma 68A¡. Será evidente para aquellos experimentados en la técnica que, en la modalidad de la Figura 2C y 2D, los elementos del aparato, que corresponden a los elementos que se encuentran en las otras modalidades ilustradas, están designados I mediante los mismos números de referencia. La estructura y funcionamiento de los diferentes elementos de la modalidad de las Figuras 2C y 2D será evidente para los experimentados i en la técnica, a partir del análisis de las modalidades restantes de la invención. 10 Como mejor se observa en la Figura 3 dentro de la cámara de turbulencia, se proporcionan placas de desviación 40 en cada orificio 32 (al que también se hace referencia en la presente como un "orificio de entrada") para causar que el flujo entrante gire 90 grados o
tangencialmente respecto a la cámara de turbulencia de manera tal que el fluido fluya circunferencialmente j hacia i abajo. Cada placa de desviación incluye una rampa tangencial 42 sesgada hacia abajo, que tiene un borde 44 unido a la pared de la cámara de turbulencia, adyacente a la parte
inferior 34 del orificio. Preferentemente, el orificio de la rampa dentro de la cámara de turbulencia,, es substancialmente rectangular o cuadrado, con el borde 44 de uno de sus lados, unido a la pared 30 de la cámara de
hacia arriba y se une a una pared extrema 50 y a una placa de desviación 42B para el flujo inferior, que se extiende substancialmente de manera perpendicular respecto a la pared de choque. Las paredes extremas se extienden hacia arriba desde la rampa y un borde 52 de la pared extrema puede estar unido a la pared de la cámara de turbulencia. La pared de choque 42 puede ser plana o curva, paralela! a la I pared 30 de la cámara de turbulencia. El borde ent|re la pared de choque 48 y la rampa tangencial 42 está sellado, en i todo caso, para prevenir fugas. Los bordes superiores 'de la I pared de choque 48, de la placa desviadora 42B de 'flujo inferior, y la pared extrema 50 deberán ajustarse al ras contra el techo de la cámara de turbulencia, para minimizar la fuga más allá de las placas desviadoras. Los bordes laterales de la placa desviadora 42B de flujo inferior deberá ajustarse al ras contra la pared de la cámara de turbulencia y la pared de choque 48 para minimizar las | fugas más allá de las placas desviadoras. I En una modalidad alternativa, la porción inferior de la placa desviadora 42C de flujo inferior ¡puede estar curvada hacia delante (es decir, en la dirección del flujo del fluido), creando por ello un conducto a través del cual pueden pasar los fluidos (figura 3A) . Esta curvatura permite mayores velocidades del fluido en comparación con una placa desviadora para flujo inferior, con bordes agudos,
Í-i-Í--t- .-»-». «ii-tg-; -«¿gaa M debido a la reducida disipación de energía viscosa. i i En otra modalidad alternativa, se i puede i incorporar en el diseño al menos una placa desviadora 50A de pared, adicional, y al menos una placa desviadora interna 50B, no asociadas con cada orificio de entrada 32¡. Las i placas desviadoras 50A de pared están unidas a la pa^ed 30 I de la cámara de turbulencia, extendiéndose substanciaimente I en forma vertical desde cerca del piso 22 de la cámara de turbulencia hasta cerca del techo 28 de la cámar Ia de I turbulencia. Las placas desviadoras 50A de pared se extienden radialmente hacia dentro desde la pared ¡30 de cámara de turbulencia. Las placas desviadoras 50A de pared, pueden estar orientas perpendiculares al piso 22 de la cámara de turbulencia y al techo 28 de la misma, o conl algún ángulo respecto al piso 22 y al techo 28 de la cámara de turbulencia, tal como la de la rampa tangencial 42. Én una modalidad, placas desviadoras internas 50B se extienden de manera substancialmente vertical desde cerca del piso 22 de la cámara de turbulencia hasta cerca del techo 28 ¡de la cámara de turbulencia. I Placas desviadoras internas 50B se encue Intran orientadas radialmente, en donde los bordes laterales son perpendiculares a la pared 30 de la cámara de turbulencia, y al vertedero 26. La placa desviadora interna 50B puede estar orientada perpendicularmente con respecto al piso 22¡ y al
y¿yyy¡¿Í ^¿i techo 28 de la cámara de turbulencia o con cualquier ángulo con respecto al piso 22 y al techo 28 de la cámara de turbulencia, tal como el de la rampa tangencial 42. Las placas desviadoras internas 50B (y las placas desviadoras 50A de pared) pueden tener cualquier tamaño (o forma) deseado. Además, algunas de las placas i desviadoras 50A de pared, pueden tener un tamaño y | forma diferentes a la de las otras placas desviadoras 5¡0A de pared. Similarmente, algunas placas desviadoras internas 50B pueden tener un tamaño y forma diferentes a las otras placas desviadoras internas 50B. También, no todas las placas I desviadoras 50A y las placas desviadoras internas 50B tienen que estar orientadas en la misma dirección (o con el mismo t ángulo). Algunas de las placas desviadoras 50A de ¡pared pueden estar orientadas en una dirección diferente y/o con un ángulo diferente al de las placas desviadoras 50A de pared. Algunas de las placas desviadoras internas 50B pueden estar orientadas con una dirección diferente y/o con un ángulo diferente, al de otras placas desviadoras internas
50B. La rampa tangencial 42 y la pared de choque
48, junto con la pared 30 de la cámara de turbulencia¡ y el techo 28 de la cámara de turbulencia, definen por lo tanto un orificio circunferencial 54. El orificio circunferencial de cada placa desviadora (o rampa tangencial) es en la misma dirección, por ejemplo, en el sentido contrario en al i movimiento de las manecillas del reloj, cuando se observa desde arriba como en las Figuras 2 y 3, para causar que el fluido fluya circunferencialmente, o forme remolinos I alrededor de la cámara de turbulencia. El orificio circunferencial puede estar colocado, por supuesto, en una dirección en el sentido del movimiento de las manecillas del reloj, si así se desea. Al salir del orificio circunferencial las fases vapor y líquida del fluido tienden a separarse debido a las diferencias en sus densidades I. Los I experimentados en la técnica comprenderán que la separación de las fases vapor y líquida no es completa; De esta manera algo de la fase vapor puede ser arrastrado en la! fase líquida y algo de la fase líquida puede ser arrastrada! en la t fase vapor. Ambas fases tienden a formar vórtices, con el vórtice de la fase vapor encima del de la fase líquida; la interfase entre estos vórtices se designa como la !
"superficie libre" analizada posteriormente. La distancia desde el borde inferior 42A de la rampa tangencial 42¡ hasta el piso de la cámara de turbulencia 22 está dimensionada de i manera tal que, al utilizar la caída de presión/carga hidrostática debida a la velocidad, a la entrada t (a la i última se hace referencia "relación de distancia", ' ambas analizadas posteriormente) al menos una de las placas desviadoras y, en particular, la pared de choque 48 de al menos una de las placas desviadoras, se sumerge parcialmente i en el vórtice de la fase líquida turbulenta. Preferentemente I la mayoría o todas las placas desviadoras, y, ¡ en particular, las paredes de choque 48 de esas placas desviadoras se sumergen parcialmente en el líquido con I i turbulencia. El término "parcialmente sumergido", tal como se usa en la presente, significa que al menos algo, aunque no toda la altura vertical de un elemento particular ¡(tales como placas desviadoras o la pared de choque 48) se sumerge I en el vórtice de la fase líquida turbulenta. En esta manera, la pared de choque 48 y la rampa tangencial 42 sirven; como I ! placas desviadoras de mezclado que promueven la turbulencia en los vórtices del remolino. ¡ Las placas desviadoras 50A de pared y las placas desviadoras internas 50B si se incluyen, sirven también como placas desviadoras de mezclado que promueven turbulencia en los vórtices del remolino. Al menos una de las placas desviadoras 50A de pared y al menos una de las i placas internas 50B se sumerge parcialmente en el vórtice del líquido con remolino. Preferentemente la mayor parte o todas las placas desviadoras 50A y las placas desviadoras
50B se sumergen parcialmente en el vórtice del líquido con remolino. El efecto de remolino y la turbulencia inducida I asegura un buen mezclado con las otras corrientes de fluidos ! de las otras rampas tangenciales. Las placas desviadoras reducen también la altura vertical total del aparato de cámara de turbulencia ya que sirven para limitar la elevación, es decir, la distancia vertical por encima del piso 22 de la cámara de turbulencia, en la cual se forma la superficie libre. Esta limitación de la elevación de la superficie libre proporciona también a la cámara de i turbulencia, la flexibilidad para manejar amplias variaciones en el caudal del líquido y vapor. La relación de la distancia vertical entre el borde inferior 42A de la rampa tangencial 42 (figura 3) y el piso de la cámara de turbulencia, respecto al diámetro de la cámar de turbulencia ("relación de distancias") es de aproximadamente 0.01 a aproximadamente 0.30, preferentemente de aproximadamente 0.025 a aproximadamente 0.25, y de la manera más preferentemente de aproximadamente 0.05 a aproximadamente 0.2. ' En funcionamiento, el fluido con remolinos i fluye de una manera espiral hacia el centro de una cámara de turbulencia, y se desplaza mediante el fluido adicional que fluye hacia abajo de las rampas tangenciales. En el i centro, el fluido se derrama por encima del vertedero 26 para salir de la cámara de turbulencia. A través del i orificio 32 se presenta suficiente ciada de presión debajo de la placa desviadora 42B de flujo inferior, y hacia abajo de la rampa tangencial para proporcionar al fluido
* -*>-'• - ? l at.it- .epmiAM. .-*.,•..^, suficiente carga hidráulica debida a la velocidad, i para t conseguir un mezclado efectivo en la recolección de fluido i de reactivos dentro de la cámara de turbulencia. ¡i I Sin desear estar limitado por alguna teoría de i funcionalidad, se cree de que es importancia mantenejr dos i parámetros dentro de ciertos limites para asegurar que la pared de choque 48 esté parcialmente sumergida por el vórtice de la fase líquida y que la placa desviadora1 50A I de pared si se usa, sirva también como una placa desviadora de mezclado. Estos parámetros son: (1) la relación de distancias y (2) la caída de presión a través del orificio 32. Anteriormente se analizaron intervalos apropiados ide la relación de distancias. La caída de presión a través del orificio 32 puede variar típicamente desde aproximadamente t 0.007 kg/cm2 (0.1 psi) hasta aproximadamente 0.14 kg/cm2 (2.0 psi) y preferentemente es menor que aproximadamente 0.07 kg/cm2 (1.0 psi) . ' La formación de los vórtices de las fases vapor y líquida es deseable y preferida. Aunque los vórtices no son necesarios para el funcionamiento de la cámara de turbulencia de esta invención, el funcionamiento bajo esas condiciones en donde los vórtices no se formen, no es preferido debido a que se cree que da por resultado un funcionamiento del dispositivo inferior al funcionamiento óptimo.
En reactores en donde el fluido i para I enfriamiento rápido se usa para enfriar los reactivos o para reponer un reactivo en desaparición, se puede proporcionar i un sistema 80 de fluido para enfriamiento (como mejjor se i observa en las figuras 4A y 4B) , para inyectar el fluido para enfriamiento dentro de la cámara de turbulencia. El fluido para enfriamiento puede provenir de una fuente externa o de una fuente interna y se introduce generalmente a través de un tubo 82 para alimentación de enfriamiento, que pasa a través de la pared 11. El tubo 82 de alimentación para enfriamiento puede conectarse a un colector múltiple concéntrico 84 que pasa a través de los orificios 76 que se encuentran en el segundo conjunto de vigas de soporte radiales (en donde se proporcionan dos conjuntos) y circunda la cámara de turbulencia 20. | Las partes laterales para enfriamiento rápido 86 (figuras 4A y 4B) se comunican con el colector múltiple para transferir el fluido para enfriamiento hacia la cámara de turbulencia. Las cámaras laterales para enfriamien'to 86 terminan con boquillas 88 que se extienden hacia dentr¡o y a I través de la pared de la cámara de turbulencia, debatjo de las rampas tangenciales. Preferentemente, las boquillas terminan aproximadamente en la porción más interior de la i pared de choque 48 (figura 3) . Las boquillas tienen un orificio 90 para descargar el fluido para enfriamiento
dentro de una corriente de fluido entrante correspondiente, que fluye hacia abajo por las rampas tangenciales. El orificio 90 puede orientarse de manera tal que el fluido para enfriamiento rápido sea dirigido circunferencialmente hacia el recipiente. Las boquillas pueden tener una hendidura horizontal o un número de orificios separadas o alineados, sobre el mismo lado que el de los orificios 54 de la placa desviadora circunferenciales, para un flujo paralelo a los reactivos que fluyen hacia las rampas. Por lo tanto, el fluido para enfriamiento rápido se mezcla con el fluido reactivo turbulento que fluye por debajo de la rampa, para conseguir el enfriamiento del fluido reactivo. I Alternativamente, el mezclado del fluido para i enfriamiento rápido, con el fluido reactivo sobre la rampa, se puede conseguir orientando el orificio 90 para producir I un flujo que se oponga al flujo del fluido que sale (de la rampa (figura 4C) . La figura 4C ilustra esquemáticamente la ubicación de la boquilla 88, que tiene un orificio 90 (no mostrado) en la dirección opuesta al del flujo de fluido proveniente del orificio circunferencial 54. La introducción del fluido para enfriamiento rápido, dentro del lado de la cámara de turbulencia (en vez que por encima) reduce la altura vertical total del aparato. Además, no tiene que permitirse holgura para la tubería de I líquido-líquido y un excelente mezclado vapor-vapor de los fluidos provenientes de toda la sección del reactor, para aproximarse al equilibrio térmico. Esto elimina la propagación de la zona caliente desde un lecho al próximo. En una modalidad alternativa, el tubo 82 de alimentación para enfriamiento rápido, se puede introducir a i la parte inferior de la cámara de turbulencia y extenderse por encima del techo 28 y del plato 78 de recolección de líquido. Esto se ilustra esquemáticamente en la figura 4D. Como se muestra en la figura 4D, el tubo 82 de alimentación para enfriamiento rápido, entra a la cámara de turbulencia 20 desde abajo de la cámara de turbulencia y se canaliza hacia arriba a través del orificio 24, el techo 28 y por encima del plato 78 de recolección de líquido. El tubo de alimentación para enfriamiento rápido termina eri una boquilla (no mostrada) que está cubierta por una placa i desviadora 82A. Se puede usar cualquier boquilla y ¡ placa i desviadora, apropiada. Esta modalidad permite que el fluido i para enfriamiento rápido se introduzca por encima ¡de la cámara de turbulencia, forzando por ello al fluido por ¡ enfriamiento rápido, a que entre en contacto estrecho con i fluidos provenientes desde un sitio ubicado corriente arriba i del reactor y que sufra un mezclado eficiente con1 esos i fluidos. ¡ I En otra modalidad alternativa (que se ilustra i esquemáticamente en la figura 4E) , el fluido de enfriamiento rápido se puede introducir a través de un tubo de i alimentación 82 de fluido de enfriamiento rápido, canalizado horizontalmente por debajo de la cámara de turbulencia 20 que se extiende verticalmente a través del orificio de salida central (u "orificio central") 24, y que termina dentro de la cámara de turbulencia. Esta modalidad alternativa conserva la ventaja, mencionada anteriormente, de poseer una altura vertical reducida al igual que el tubo de alimentación de fluido de enfriamiento rápido, y utiliza la altura vertical requerida por las almas 68 de las vigas de soporte radiales. En las modalidades de las figuras 4D y DE, el I múltiple concéntrico 84, las piezas laterales de enfriamiento rápido 86, y las boquillas 88 no Se comprenderá que las figuras 4D y 4E sirven esquemáticamente el concepto de una manera alternativa de introducción del fluido de enfriamiento rápido. Dej esta manera, en estas figuras no se ilustran todos los detalles de la porción dibujada del dispositivo. Como se mencionó anteriormente, la cámara de turbulencia tiene un piso 22 que consiste de una placa sólida que rodea un orificio central 24. Un vertedero 26 para sobreflujo, alrededor de la periferia del orificio, se extiende por encima del orificio, para definir una cuba sobre el interior del piso de la cámara de turbulencia. En el centro de la cámara de turbulencia, el fluido rebasa el vertedero y sale de la cámara de turbulencia. El fluido que sale de la cámara de turbulencia se dirige hacia abajo hacia la red de distribución burda 100
(como mejor se observa en las figuras 4A, 5A, 5B y 5G) que recolecta el fluido que sale de la cámara de turbulencia y lo dirige radialmente hacia afuera y sobre el apara¡to de distribución 120. La red de distribución burda incluye una i i placa contra salpicaduras 102 y canales 108 en comunicación por fluido con la placa contra salpicaduras. La placa contra salpicaduras está localizada por debajo del rebosadero de la salida de la cámara de turbulencia y se puede asegurar, de manera que se puede quitar, mediante un soporte 65 unido a la campana central 64 de la estructura de soporte. La placa contra salpicaduras tiene abertura 104 para permitir que cierta cantidad de fluido pase a través y sobre la placa de redistribución 122. La placa contra salpicaduras ¡tiene también lados poco profundos 106 excepto posiblemente en
«^«^ftte, donde se interseca con los canales 108. En estas intersecciones, los lados poco profundos tienen preferentemente orificios que conectan la placa contra salpicaduras con los canales, para facilidad del paso del fluido. El fluido que se acumula sobre la placa contra salpicaduras fluirá hacia los canales y radialmente i hacia afuera hacia el recipiente. ¡ En una modalidad alternativa, los lados poco profundos 106 de la placa contra salpicaduras 102 se pueden omitir, con la condición de que se consiga la obturación apropiada entre la placa contra salpicaduras 102 y el soporte 65, para minimizar las fugas del fluido. Los canales 108 están en comunicación con la placa contra salpicaduras y se extienden radialmente j hacia I afuera, hacia la pared del recipiente. Preferentemente, los i canales están unidos a las almas 68 del primer conjunto de vigas de soportes radiales (en donde se proporcionan dos conjuntos) . Los canales tienen lados poco profundos 110 que proporcionan un conducto para que fluya el fluido hacia la pared del reactor. Sin embargo, los canales pueden tener cualquier forma apropiada para recolectar el fluido y distribuirlo a través de la superficie de la placa de redistribución. Por ejemplo, los canales pueden tenejr una I forma substancialmente de U, ya sea con un fondo horizontal plano o un fondo redondeado, o con forma de V. A intervalos
•-?-*a''"'amltti?ir??ittrr?t-P'—- ""•"•*- »'• —»•«=*"• a lo largo de los canales, se proporcionan muescas 112 en los lados, para producir la distribución deseada del fluido sobre la placa de redistribución. Preferentemente, la forma y ubicación de las muescas proporciona una dispersión simétrica del fluido a través de la superficie de la placa de redistribución. ' i I Por debajo de la placa contra salpicaduras se encuentra el aparato de distribución 120. El aparato de distribución puede ser sujetado al primer conjunto de' vigas radiales (en donde se proporcionan dos conjuntos') por i ejemplo, soportándolo sobre el saliente de la parte iriferior I del primer conjunto de vigas radiales y sujetándolo, i si se desea, a través de cualquier medio apropiado, al salie'nte de la parte inferior de las vigas radiales. Como se muestra en las figuras 6A y 6B, el aparato de distribución incluye una placa de redistribución 122 con una pluralidad de aberturas 124, una pluralidad de campanas burbujeadoras 130, y una pluralidad de charolas de goteo asociadas 150. Preferentemente, la placa de redistribución llena substancialmente toda la sección transversal del recipiente y se orienta substancialmente horizontal para proporcionar un área substancialmente a nivel, para recolectar el ¡fluido proveniente de la red de distribución burda. Las aberturas 124 en la placa están distribuidas, de imanera preferentemente simétrica, para conseguir una distribución
simétrica del fluido a través de la superficie del catalizador. Las figuras 6A y 6B muestran campanas burbujeadoras asociadas con las aberturas de la placa de redistribución. Preferentemente, una campana burbujeadora, individual, está asociada por ejemplo, localizadaj por i encima, con una abertura individual, para proporcionar i substancialmente el único medio para que el fluido p^se a I través de la placa de redistribución. En esta modajlidad preferida, la placa de redistribución se obtura i ! para I prevenir que los fluidos esquiven las campanas i burbujeadoras. Dado que las aberturas de la placa están distribuidas simétricamente, las campanas burbujeadorás se encuentran de igual manera distribuidas simétricamente. Deberá comprenderse, no obstante, que pueden ser apropiados muchos otros arreglos. En general, una de las consideraciones de diseño para el plato es que haya un número suficiente de campanas burbujeadoras para asegurar la distribución del ! líquido, substancialmente uniforme, a través de toda la superficie de la placa. El número óptimo de campanas burbujeadoras para cualquier propósito determinado dependerá i de muchos factores, y el más obvio es el tamaño del reactor.
Otros factores que contribuyen pueden ser el flujo de líquido y de gas hacia el reactor y la proporción de la
-•-»•-- •-*-" alimentación que queda en la fase líquida. En general, el diseño de la placa de redistribución proporcionará el número apropiado de campanas burbujeadoras para asegurar una distribución aceptable del líquido y establecer el nivel óptimo de líquidos sobre la superficie superior del plato y la optimización concomitante del flujo de gas a través de cada campana burbujeadora para una velocidad de alimentación y tamaño de reactor, determinados. I I Las campanas burbujeadoras 130 incluyen un i tubo de subida 132 y una campana 140 separada, para formar i una trayectoria de flujo invertido en forma de U para el gas i y el líquido. El tubo de subida, el cual tiene una forma en t general cilindrica, tiene un labio inferior 134 o extensión que es recibida dentro de una abertura que se encuentra en la placa 122, y una parte superior 138. El tubo de subida puede ser cortado de una longitud de material tubular o I puede ser laminado a partir de una longitud de lámina, según se desee. El tubo de subida se asegura a la placa de redistribución, por ejemplo mediante laminado de mel{al o soldadura, o a través de algún otro medio simil¡ar y i apropiado. El tubo de subida tiene un conducto interior 136 entre el labio inferior y la parte superior que proporciona un medio de comunicación por fluido a través de la placa de redistribución. En una de las modalidades preferidas en donde una campana burbujeadora individual se encuentra asociada con una abertura individual, el conducto interior del tubo de subida proporciona substancialmente el único medio de comunicación por fluido a través de la placa de redistribución. La campana 140 abarca la parte superior del tubo de subida pero está separada del mismo para definir un i anulo (o espacio anular) en la campana burbujeadora. La i campana comprende una pared 140 que termina, alrededor ¡de su I I periferia, en un faldón que se extiende hacia abajo 144 que I I termina por encima de la superficie superior de la placa de redistribución y forma un espacio libre entre el faldón y la superficie superior de la placa de redistribución. Preferentemente la campana tiene una pluralidad de hendiduras 146 en su periferia exterior más inferior, tal como se muestra en la Patente Norteamericana No. 3,218,249, incorporado en la presente como referencia. Las hendiduras t permiten que el gas o el vapor fluyan hacia el ánuloj. Las hendiduras proporcionan también una caída de presión de manera tal que el nivel del líquido en un espacio anular definido por la campana y el tubo de subida, sea más| alto i que el nivel del líquido sobre la placa de redistribución.
El nivel del líquido más alto en el espacio anular tenderá a compensar cualesquiera irregularidades en el nivel del líquido sobre la placa de redistribución y asegura un ¡flujo de gas-líquido substancialmente uniforme a través de1 cada campana burbujeadora y un mezclado substancialmente uniforme del gas y del líquido. Al menos un separador 148 se encuentra localizado en un sitio intermedio entre el tubo de subida y 5 la campana, para mantener los dos en una relación separada, una respecto a la otra. El separador o separadores pueden estar también dispuestos de manera tal que el tubo de subida y la campana se mantengan en una relación concéntrica, una respecto a la otra. El separador se puede fijar al tubo de 10 subida, a la campana, o a ambos, de manera tal que la pared superior de la campana descanse sobre el separador. Preferentemente, los separadores se extienden radialmente I I hacia fuera para mantener la campana substancialmente i centrada con respecto al tubo de subida. i 15 El diseño de la campana burbujeadora promueve la distribución uniforme del líquido inclusive cuando el plato no esté perfectamente nivelada o cuando existan diferencias en la profundidad del líquido a través del plato. Además, las fases líquida y gaseosa entran en
contacto más íntimo comparado con un distribuidor de.', tipo chimenea. Esto incrementa el nivel de equilibrio térmico de los reactivos. En funcionamiento, la fase líquida, substancialmente separada de la fase vapor (o gaseosa) , por
gravedad, a medida que cae desde la red de distribución
burda, llena la placa de redistribución hasta un nivel por debajo de la profundidad de la hendidura en las campanas burbujeadoras, en donde el nivel se determina principalmente por el flujo de gas por campana. Por supuesto qµe es 5 necesario que ciertas aberturas de las hendiduras estén expuestas por encima de la superficie del líquido, para permitir que el gas pase a través de las mismas. La caída de presión a través del plato de redistribución en el reactor, la cual es normalmente
bastante pequeña, fuerza al gas que se encuentra debajo de la campana, ya sea a través de las hendiduras o debajo de la campana. El gas arrastra el líquido que se encuentra presente sobre la superficie del plato a medida que pasa a través de las hendiduras o por debajo de la campana. El
fluido (gas y líquido) fluye posteriormente hacia arriba a través del anulo que se encuentra entre la campana y el tubo de subida, invierte la dirección y fluye a travé's del conducto definido por tubo de subida. El fondo del tubo de subida se extiende a través de la abertura que se encuentra
en la placa, para proporcionar un borde de goteo para la separación del líquido. Aunque las campanas burbujeadoras pueden distribuir satisfactoriamente el fluido a través de la superficie del catalizador, la presente invención contempla I 25 incrementar el número de corrientes de goteo de fluido que
salgan de la placa de redistribución para mejorar adicionalmente la distribución simétrica del fluido a través t de la superficie del catalizador. Consecuentemente, en una i modalidad, la presente invención contempla proporcionar al i menos algunos platos de goteo horizontales 150 asociados con i I al menos algunas campanas burbujeadoras y localizados por i debajo de las campanas burbujeadoras. Un plato de i goteo individual puede estar asociado con una campana burbujeadora individual y estar ubicado directamente por debajo del mismo, para recolectar el líquido de esa campana y i distribuirlo en una manera más finamente dividida y con un patrón inclusive más simétrico que el que se puede conseguir sin un plato de goteo. I El plato de goteo 150 está construido con una parte inferior 152 y una pluralidad de paredes laterales que se extienden hacia arriba desde la parte inferior. La parte inferior tiene al menos un orificio de descarga 156 y, preferentemente tiene al menos dos orificios de descarga para multiplicar efectivamente el número de corrientes de goteo. Como se muestra en la figura 6B, la parte injferior t del plato de goteo tiene una pluralidad de orificios de descarga colocados relativamente cerca de las esquinas, para descargar uniformemente el líquido desde el plato de goteo. Sin embargo, deberá reconocerse que una variedad de métodos. o dispositivos pueden ser apropiados para conseguir el
objetivo de multiplicar el número de corrientes de goteo. El plato de goteo está asegurado a la placa de redistribución, por ejemplo mediante soldadura. La figura 6B muestra lengüetas de montaje 158 que se extienden hacia arriba desde el plato de goteo, para ser aseguradas al lado inferior de la placa de redistribución. Por supuesto que se pueden usar cualesquiera otros métodos de fijación apropiados. El plato de goteo está separado del orificio inferior del tubo de subida y está orientado en una manera horizontal. La colocación horizontal del plato (o platos) de goteo permite que el líquido viaje hacia abajo para acumularse dentro del plato de goteo y luego ser descargado desde el plato en al menos una, y preferentemente en más de una, corriente, a través de orificios de descarga. Preferentemente, el plato de goteo está separado una distancia de aproximadamente 2.54 a 5.08 cm (1 a 2 pulgadas) de la placa de redistribución. Haciendo referencia ahora a la figura 7, se muestra una modalidad alternativa de un plato de goteo 200 que tiene guías para goteo. El plato de goteo 200 se muestra con las guías para goteo colocadas en cada esquina 2041 para proteger y guiar el líquido descargado que cae desde los orificios de descarga 206 formados en la parte inferio'r 207 del plato de goteo. Otra modalidad del plato de goteo se muestra en la figura 8. En esta modalidad, un plato de goteo 210 está construido con paredes laterales 211 que rodean una superficie inferior 212. Una pluralidad de orificios de descarga 216 se encuentra colocada relativamente cerca de las esquinas 218 del plato de goteo. La parte inferior del plato de goteo tiene también un número de muescas 220 para formar un patrón de canales de flujo que conduzcan ¡hacia afuera hacia orificios de descarga y para mejorar I adicionalmente la distribución igual del líquido a través de los orificios de descarga. Se pueden proporcionar ranuras en forma de V 222 en las esquinas de la parte superior de las paredes laterales para acomodar el sobreflujo del plato de goteo, en el caso de grandes flujos de líquido. Todavía en otra modalidad alternativa del I plato de goteo, la figura 9 muestra un plato de goteo 230 que tiene una forma de x. En esta modalidad, el plato de goteo 230 está construido con cuatro brazos 231 cada uno de los cuales tiene porciones de pared laterales 232 para definir un área de flujo controlada. Se proporciona un orificio de descarga 234 en el extremo de cada esquina del plato de goteo, para la descarga del líquido recolectado. Aunque se han ilustrado varias formas alternativas de platos de goteo, una persona experimentada en la técnica apreciará que se puede usar cualquier forma apropiada para recolectar y distribuir líquido a través de una multiplicidad de puntos (u orificios) de descarga. Un i experimentado en la técnica comprenderá también que se i pueden hacer modificaciones al plato de goteo,¡ para I conseguir un equilibrio entre la simetría y el flujo,, según i sea necesario, para satisfacer los parámetros de i funcionamiento deseados, para un recipiente de reacción i particular. Los platos de goteo dividirán entonces, de manera más fina, la corriente de líquido que entre al lecho de catalizador de abajo. I Se apreciará que el diseño de las campanas burbujeadoras descrito anteriormente, proporciona una distribución del líquido, substancialmente uni¡forme, inclusive cuando la placa de redistribución no esté perfectamente a nivel, o cuando existan diferencias I en la profundidad del líquido a través de la superficie ¡de la placa. Además, las fases líquida y gaseosa entrarán en contacto más íntimo, especialmente si se compara con los distribuidores del tipo chimenea de la técnica anterior. Consecuentemente, el nivel del equilibrio térmico de los reactivos, es decir del gas y líquido, se incrementa. En una modalidad alternativa, en lugar de un plato de goteo, se puede unir una placa desviadora justo por debajo de la salida del conducto interior 336 del tubo de subida. (figuras 10, 11 y 12). La campana burbujeadora ilustrada en las figuras 10 y 11 (y en las figuras 13, 16- 19, analizadas posteriormente) tiene un diseño algo diferente que la campana burbujeadora de la figura 6B. Sin embargo, las modificaciones de las campanas burbujeadoras analizadas con relación al diseño de las figuras 10, 11, 13 y 16-19 son igualmente aplicables al diseño de campana burbujeadora de la figura 6B. La campana burbujeadora ilustrada en las figuras 10, 11, 13 y 16-19 es de una estructura conocida en la técnica. Ballard et al., patente norteamericana No. 3,218,249, Treese, patente norteamericana No. 5,045,247 y Shih et al., patente norteamericana No. 5,158,714, incorporadas en la presente como referencia, describen campanas burbujeadoras de ese tipo de diseño. En las figuras 10, 11, 13 y 16-19, cada vez que sea apropiado, varios elementos son marcados con números de referencia que tienen los últimos dos dígitos iguales a los de los elementos correspondientes de las figuras precedentes . Por ejemplo, la placa 322 de la figura 10 corresponde a la placa 122 de la figura 6A. El diseño básico de la campana burbujeadora de las figuras 10, 11 (y, de esta manera, de las figuras 13, 16-19) es conveniente en la técnica i (diferente a las modificaciones de esta invención) y únicamente se resumen en la presente. La campana i burbujeadora de estas figuras incluye un faldón 344, un t separador 348, y un tubo de subida 332 (figura 10) . Un espacio anular se forma entre el faldón y el tubo de subida.
El labio inferior 334 del tubo de subida y el borde exterior de la placa desviadora 301 definen un orificio de distribución 303 de la salida del tubo de subida (figura 12) . Las flechas en la figura 12 muestran la dirección del flujo del fluido desde el orificio de distribución de la salida del tubo de subida. La placa desviadora puede tomar varias formas, incluyendo como ejemplos: la de un disco substancialmente plano, sólido, redondo (figuras 10 y 11), un disco de forma frustocónica o un cono con su vértice señalando hacia arriba y hacia la salida del conducto interior 336 del tubo de subida. El cono puede tener aberturas en su superficie lateral. Ejemplos de 'placa desviadora apropiadas se ilustran en las figuras 10 y 13-15. Una placa desviadora con forma cónica, invertida, 301C se ilustra en la figura 13. La figura 14 muestra la vista en planta de una placa desviadora sólida, substancialmente plana, con orificios 350. La figura 15 es una visjta en I planta de una placa desviadora que tiene la forma jde un disco substancialmente plano con hendiduras 600, ¡y un
el vértice de la pirámide quede orientado hacia el conducto i
(similarmente como se muestra en la figura 13 para la i placa i desviadora de forma cónica) En una modalidad preferida, la sección transversal de la placa desviadora es circular ^ t (figuras 10-11) . Las placa desviadora pueden estar unidas i justo por debajo de la salida del conducto interior del tubo de subida, en cualquier manera apropiada. Una manera de unir i una placa desviadora se ilustra en las figuras 10 y Í3. En las figuras 10 y 13, la placa desviadora está unida a un I labio inferior 334 a través de un medio de unión, tal como una barra cruzada 320. s La distancia entre la salida del conducto interior del tubo de subida y la placa desviadora, ¡puede I variar, dependiendo de una variedad de factores, tales como i el diseño del proceso, y puede ser determinada pojr los experimentados en la técnica. En contraste con el plato de goteo 210, no obstante, el intento (o función) primario de la placa desviadora es volver a dirigir la mayor parte de fluido descendente, desde su trayectoria principalmente vertical, como una corriente relativamente estrecha, a través del centro del orificio de distribución de salida del tubo de subida (como a menudo es el caso con los tubo de subida sin una placa desviadora) . Con una placa desviadora el fluido se ! distribuye con un patrón a través de un área más extensa de
**"* •'" k lecho de catalizador que se encuentra debajo. Preferentemente, los patrones de rocío, que emanan desde las placas desviadoras adyacentes, se traslaparían, proporcionando una cobertura del fluido, substancialmente uniforme, a través del lecho de catalizador. Esto puede conseguirse a través de varios medios, por ejemplo ajustando la velocidad del flujo de fluido a través del orificio de distribución 303. La presente invención contempla también todavía otro medio alternativo para incrementar el número de corrientes de goteo de fluido que salgan de la placa de redistribución, para mejorar adicionalmente la distribución simétrica del fluido a través de la superficie del catalizador. Consecuentemente, en una modalidad preferida, I la presente invención contempla proporcionar una pluralidad de aletas de tubo de subida, asociadas con (o incluidas en) al menos algunas de las campanas burbujeadoras y localizadas entre la parte superior 438 del tubo de subida 432 y el lado inferior de la pared superior 442 de la campana burbujeadora (figuras 16, 17) . Preferentemente, un conjunto individual de aletas 460 del tubo de subida está asociado y unido directamente, en forma concéntrica, a la parte superior de un tubo de subida individual 432. Preferentemente, el borde superior de las aletas de tubo de subida deberá estar al ras contra el lado inferior de la pared superior 442 de la campana burbujeadora, para prevenir el paso de fluido entre la pared superior 442 de la campana burbujeadora y las aletas de tubo de subida. Las aletas de tubo de subida están separadas entre sí (figura 17) definiendo entre las mismas unos conductos 461 para la comunicación por fluido entre el anulo de la campana burbujeadora y el conducto interior 436 del tubo de subida, en donde los conductos de aletas son preferentemente el único medio de comunicación por fluido entre el anulo de la campana burbujeadora y el conducto interior del tubo de subida. Al menos un separador 448 se ( encuentra entre el tubo de subida y la campana,! para mantener estos dos elementos separados uno del otro. El t separador o separadores pueden están también dispuestos de manera tal que el tubo de subida y la campana se mantengan concéntricamente uno respecto a la otra. El separador puede ser sujetado al tubo de subida, a la campana, o a ambos, a i fin de que la pared superior de la campana descanse sobre el separador. Preferentemente, el (los) separador (es) se extiende (n) radialmente hacia afuera para mantener la campana substancialmente centrada con relación al tubo de subida. En funcionamiento, el líquido (y vapor) que entra en los conductos de aletas, proveniente del anulo de la campana burbujeadora, será dirigido circunferencialmente alrededor de la pared interior del tubo de subida 432. En
—* -* »->-.*»-contraste, sin las aletas, sería probable que el líqujido (y i vapor) fluya hacia abajo de manera aleatoria, usualmente a través del centro del conducto interior 436 del tubo de subida. La ruta de flujo circunferencial del líquido (y vapor) da por resultado un mojado más uniforme de lat pared i interior del tubo de subida 432, y de aquí una distribución i más uniforme del líquido a medida que cae desde un ¡ labio t inferior 434 del tubo de subida (similar al labio 134 en la figura 6B) . Se cree además que las aletas de tubo de subida, i cuando se usan junto con las placa desviadora analizadas i previamente, producirá una mejora significativa én la I uniformidad de distribución de los fluidos hacia el lecho de catalizador de abajo. ¡ I Las aletas de tubo de subida pueden ser planas, de forma curva o cortadas con un ángulo, y pueden formarse, a partir del mismo material tubular o de lámina laminada, para producir el tubo de subida 432. Las figuras 18 y 19 ilustran una modalidad con las aletas 560 del tubo de subida, cortadas con un ángulo. También, en i esta modalidad, las muescas 562 formadas en el labio inferior 534 del tubo de subida pueden ayudar a una distribución más uniforme del líquido que sale de conducto interior del tubo de subida. En una modalidad preferida, las aletas de tubo de subida están formadas en una misma pieza con el tubo de subida, y se forman mediante maquinado y doblando la porción de más arriba del material tubular a partir del cual se forma el tubo de subida. Aunque la presente invención ha sido descrita con referencia a la provisión de un único dispositivo de mezclado para la zona de enfriamiento rápido, que incluye una cámara de turbulencia, una red de distribución burda, y un aparato de distribución, la presente invención contempla también una mejora en dispositivos de mezclado para la zona de enfriamiento rápido, conocidos. En particular, una red de i distribución burda se encuentra interpuesta entre una cámara de mezclado y un aparato de distribución. La red de distribución burda incluye una placa contra salpicaduras que se encuentra en comunicación por fluido con canales que se i extienden hacia afuera. Preferentemente los canaleis se extienden radialmente hacia afuera desde la placa contra i salpicaduras. [ I La placa contra salpicaduras está ubicada por debajo del orificio u orificios de salida de la cámara de I mezclado y recolecta el fluido (por ejemplo, un líquido) de la cámara de mezclado. La placa contra salpicaduras puede tener lados poco profundos, excepto posiblemente en donde se t interseca con los canales. El fluido que se acumula sobre la placa contra salpicaduras fluirá hacia los canales y radialmente hacia afuera. La placa contra salpicaduras tiene unas cuantas aberturas y los canales incluyen preferentemente paredes laterales con muescas separadas para permitir que el fluido salga de los canales. Preferentemente, la forma y ubicación de las muescas proporciona una dispersión simétrica del fluido a través de la superficie del aparato de distribución. ¡ | Además, la presente invención se refiere al i aparato de distribución descrito anteriormente, que noj está i asociado con el aparato de mezclado para la zona de I enfriamiento rápido. Por ejemplo, como se muestra en la figura 1, el aparato de distribución 120 ¡puede I proporcionarse cerca de la parte superior del reactor. En t esta modalidad, el aparato de distribución recolectará fluido desde arriba, lo distribuirá uniformemente a través de la superficie superior de la placa de redistribución, y distribuirá además el fluido hacia abajo, hasta una sección del reactor ubicada corriente abajo. Aunque el aparato de distribución se ha presentado como ubicado cerca de la parte superior del reactor, un experimentado en la técnica apreciará que el aparato puede encontrarse ubicado apropiadamente en donde se necesite en el reactor. La presente invención contempla también el uso i de las modalidades descritas anteriormente, de dispositivo de mezclado para la zona de enfriamiento súbito, en un proceso, para poner en contacto un fluido con un gas o líquido. Preferentemente, el proceso ocurre en una porción
de un reactor, entre dos lechos sucesivos, separados, de sólidos en forma de partículas, por ejemplo partículas de catalizador. El proceso incluye hacer pasar el fluido, con un gas, a través del dispositivo de mezclado para la zona de enfriamiento rápido, de esta invención, el cual se j^oloca entre los dos lechos sucesivos. En otra modalidad, el proceso incluye introducir un fluido en una pluralidad de orificios de t entrada provistos sobre una cámara de turbulencia. La cámara I de turbulencia incluye una pared colocada entre un techo y un piso, que incluye un orificio que proporciona un medio de I I comunicación por fluido, hacia afuera de la cámara de turbulencia. La pared define un interior de la cámara de turbulencia. El fluido se mezcla con un fluido para enfriamiento rápido, que se introduce también a la cámara de turbulencia para producir una mezcla de fluidos de la cámara de turbulencia. La mezcla de fluidos de la cámara de turbulencia se transporta hacia afuera de la cámara de turbulencia y se recolecta sobre una red de distribución burda colocada por debajo de la cámara de turbulencia. La red de distribución burda incluye una placa contra i salpicaduras y canales que se extienden hacia afuera, en donde la placa contra salpicaduras está adaptada para recolectar la mezcla de fluidos de la cámara de turbulencia y distribuirla radialmente a través de los canales y sobre
un aparato de distribución colocado por debajo de la red de distribución burda. El aparato de distribución incluye una placa de redistribución que tiene una pluralidad de aberturas y una pluralidad de campanas burbujeadoras en donde al menos algunas de las campanas burbujeadoras están asociadas con al menos algunas de las aberturas y recolecta la mezcla de fluidos de la cámara de turbulencia. La mezcla de fluidos de la cámara de turbulencia, recolectada, se t transporta a través de la placa de redistribución a través de las aberturas y de las campanas burbujeadoras. En una modalidad, se proporciona una pluralidad de platos de goteo, substancialmente horizontales, en donde al menos algunos de los platos de
gas del fluido se lleva a cabo en las campanas burbujeadoras, sobre los platos de goteo. ¡ i Como se mencionó en toda la descripción, las modalidades descritas anteriormente proporcionan un numero de ventajas significativas. De manera importante, se espera
' --•-«*'»'-•-que la caída de presión total a través del dispositivo sea baja y que a la vez se consiga un mezclado y distribución, excelentes, del gas y del líquido. Al proporcionar un plato de recolección de fluido (por ejemplo, un líquido) , inclinado, se minimiza el ! tiempo de residencia del líquido sobre el plato, lo cual reduce la desintegración térmica del líquido y en ciertos procesos reduce la coquización y la formación de precursores i de compuestos aromáticos polinucleares. ¡ La presencia de orificios separados, sobre la pared lateral de la cámara de i turbulencia, reduce la altura vertical total del aparato de mezclado para la zona de enfriamiento rápido. Además, al proporcionar orificios de entrada laterales, el fluido para enfriamiento rápido puede introducirse también en el lado de la cámara de turbulencia, lo cual ayuda también a minimizar la altura vertical total del aparato. Como un resultado se puede reducir la altura del recipiente del reactor, reduciendo por lo tanto el costo de capital del recipiente del reactor. En donde se proporcionen placas desviadoras, el fluido se dirige hacia abajo y circunferencialmente, y puede hacer contacto íntimo con el fluido para enfriamiento rápido que se introduce en el lado de la cámara de turbulencia, para proporcionar un mezclado y equilibrio, de los dos fluidos, eficientes. Además, al crear un fluido turbulento de ambos, los fluidos provenientes de múltiples i orificios de entrada, y el fluido de enfriamiento rápido, se puede conseguir un mezclado íntimo de los fluidos de i todas i las secciones del recipiente, lo que minimizará la i propagación de la zona caliente, de un lecho de catalizador al siguiente. ¡ i En la modalidad preferida, en donde las placas i desviadoras están unidas al interior de la cámara de I turbulencia, no habrá necesidad de retirar las placas I desviadoras durante el mantenimiento. Consecuentemente, a la I cámara de turbulencia se puede dar mantenimiento fácilmente. I Como se indicó anteriormente, en una modalidad t preferida la red de distribución burda incluye canales que | están unidos a las vigas radiales. Los canales no obstruirán el acceso al plato de redistribución desde arriba, y por lo tanto facilitarán el mantenimiento cuando se requiera la limpieza del plato de redistribución. Además se reduce el número de piezas individuales requeridas, lo que a su vez reduce el costo de capital, el tiempo de montaje y el costo de mantenimiento. ¡ Al incluir la estructura de soporte descrita anteriormente, el diseño y fabricación del reactor se simplificarán, dado que se proporcionarán con el mismo múltiples anillos de soporte o faldones internos. Además, al
-¿ ¿¿¿¿¡as£? del tubo de subida y el lado inferior de una pared superior de una campana burbujeadora, define conductos de aletas. Los conductos de aletas causan que los fluidos (líquido y vapor) sean dirigidos circunferencialmente alrededor de la pared interior del tubo de subida, promoviendo por ello una distribución más uniforme del líquido a medida que sale del tubo de subida. Vista desde otra perspectiva, la presente solicitud describe un aparato de mezclado entre zonas, que ! comprende: una cámara de turbulencia que tiene un plato de recolección de líquido, sobre el cual se somete a turbulencia un material; un aparato de distribución que tiene una pluralidad de campanas burbujeadoras, cada una de las cuales incluye una aleta de tubo de subida; y una red de distribución burda interpuesta entre la cámara de turbulencia y el aparato de distribución. En modalidades preferidas el plato de recolección de líquido incluye una pluralidad de obstáculos del piso, que inducen la turbulencia local en el material a medida que se mueve formando remolinos, en donde esos obstáculos del piso tienen formas apropiadas tales como paneles inclinados, resaltados, o placas desviadoras de los platos, planas, en forma de "V", festoneadas, o en forma de "U". Los obstáculos del piso pueden integrarse ventajosamente al plato de recolección de i líquido. Las campanas burbujeadoras incluyen preferentemente
^mtUÜM una pluralidad de aletas de tubo de subida, que pueden estar interpuestas, ventajosamente, entre la porción de tubo de subida y la porción de campana de las campanas burbujeadoras correspondientes. Se prefiere especialmente que las aletas de tubo de subida, que sean preferentemente planas, curvas, o cortadas con un ángulo, estén separadas entre sí para i definir conductos de aletas. ¡ i Deberá comprenderse que a las modaljidades i descritas anteriormente puede realizarse una amplia vaíriedad ! de cambios y modificaciones. Por lo tanto deberá entenderse I I que la descripción anterior ilustra la invención en vez que limitarla, y que son las siguientes incluyendo todos los equivalentes, los invención.
Se hace constar que con relación a esta fecha, el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención, es el convencional para la manufactura de los objetos o productos a que la misma se refiere.
Lutezüaaaa.*.-. r- .-..
Claims (30)
1. Un aparato de mezclado, caracterizado porque comprende: t una cámara de turbulencia que tiene una salida; y una red de distribución en comunicación por I fluido con la salida, y corriente abajo de la misma, i que tiene una pluralidad de guías para fluido, que se extienden hacia afuera con relación a la salida, y una pluralidad de campanas burbujeadoras que tienen una pluralidad de aletas de tubo de subida
2. El aparato de mezclado de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la cámara de turbulencia está colocada para recibir un material proveniente de una pluralidad de orificios, cada uno de los cuales está equipado con un miembro que dirige, al menos parcialmente, el material, con un movimiento de remolino.
3. El aparato de mezclado de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la cámara de
-¿£i-i--i¡-a-l-? turbulencia está colocada para recibir para recibir un material proveniente de una pluralidad de orificios, cada uno de los cuales está equipado con una rampa inclinada hacia abajo, en una dirección del flujo hacia la cámara de turbulencia. ¡
4. El aparato de mezclado de conformidad con i la reivindicación 1, caracterizado porque la cámara de I turbulencia está equipada con una pluralidad de placas i desviadoras, de pared. | i
5. El aparato de mezclado de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque además comprende un plato de recolección que tiene una pluralidad de placas desviadoras, de piso, ubicadas corriente arriba de la pluralidad de orificios,
6. El aparato de mezclado de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque además comprende un tubo que alimenta, un material para enfriamiento rápido, a la cámara de turbulencia.
7. El aparato de mezclado de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque cada una de la pluralidad de campanas burbujeadoras incluye además un tubo de subida y una campana, colocados de manera tal que las aletas de tubo de subida están localizadas entre el tubo de subida y la campana.
8. El aparato de mezclado de conformidad con
-¿-^--t-U-ccccci.
la reivindicación 1, caracterizado porque la pluralidad de aletas de tubo de subida están separadas entre sí( para definir una pluralidad de conductos de aletas.
9. El aparato de mezclado de conformidad con i la reivindicación 1, caracterizado porque las aletas de tubo I de subida son planas, curvas o están cortadas con cierto i ángulo. i t i
10. El aparato de mezclado de conformidad con t la reivindicación 1, caracterizado porque la salida ?y las Í guías para fluido están colocadas en una configuración de i cubo y rayos. ¡
11. El aparato de mezclado de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la cámara de i turbulencia tiene una pared que incluye una pluralidad de orificios que reciben un material y que imparten una fuerza de remolino al material, y una rampa inclinada hacia abajo, en la dirección del flujo, hacia la cámara de turbulencia.
12. El aparato de mezclado de conformidad con la reivindicación 11, caracterizado porque la pared está equipada con una pluralidad de placas desviadoras, de pared, t y porque además comprende un plato de recolección que tiene una pluralidad de placas desviadoras, en comunicación por fluido con la pluralidad de orificios y que se encuentran ubicadas corriente arriba de los mismos.
13. El aparato de mezclado de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque las guías para fluido son también vigas de soporte radiales que soportan la cámara de turbulencia.
14. El aparato de mezclado de conformidad con i la reivindicación 11, caracterizado porque además comprende una placa contra salpicaduras interpuesta, para el fluido, t entre la salida de la cámara de turbulencia y la red de distribución.
I 15.
Un recipiente de múltiples zonas, caracterizado porque tiene un aparato de mezclado de
aletas de tubo de subida están separadas entre sí i para
¿^¡^^^¡¡¡as?s sßü definir una pluralidad de conductos de aletas.
19. La campana burbujeadora de conformidad con la reivindicación 16, caracterizada porque las aletas de tubo de subida son planas, curvas o están cortadas con cierto ángulo.
20. Un aparato de mezclado caracterizado porque comprende una zona de distribución que incluye la campana burbujeadora de conformidad con la reivindicación i6. ;
21. Un aparato de mezclado caracterizado t porque comprende una zona de distribución que incluye la campana burbujeadora de conformidad con la reivindicación 18.
22. Un aparato de mezclado caracterizado porque comprende: una etapa de recolección que combina un fluido en una fase substancialmente gaseosa y un fluido en una fase substancialmente líquida, para formar un fluido en una fase mixta; una cámara de turbulencia ubicada corriente ¡ arriba de la etapa de recolección, que somete a remolinos el fluido de la fase mixta, en donde la cámara de turbulencia tiene una salida; un plato de distribución en comunicación por fluido con la salida y ubicado corriente abajo de la misma;
una pluralidad de vigas que se extienden) hacia i afuera, que soportan físicamente el aparato de mezclado.
23. El aparato de mezclado de conformidad con la reivindicación 22, caracterizado porque las vigas que se i extienden hacia afuera soportan el plato de distribución. i
24. El aparato de mezclado de conformidad con la reivindicación 22, caracterizado porque las vigas gue se extienden hacia afuera soportan la cámara de turbulencia. i
25. El aparato de mezclado de conformidad con i la reivindicación 22, caracterizado porque las vigas que se i extienden hacia afuera se extienden radialmente des Ide un t cubo. '
26. El aparato de mezclado de conformidad con la reivindicación 22, caracterizado porque la cámara de turbulencia está colocada para recibir un material desde una pluralidad de orificios, cada uno de los cuales está equipado con un miembro que dirige, al menos parcialmente, el material en un movimiento de remolino.
27. El aparato de mezclado de conformidad con la reivindicación 22, caracterizado porque la camara de
28. El aparato de mezclado de conformidad con la reivindicación 22, caracterizado porque el plato de distribución está equipado con una pluralidad de campanas burbujeadoras que tienen aletas de tubo de subida, separadas entre sí para definir una pluralidad de conductos de aletas.
29. El aparato de mezclado de conformidad con la reivindicación 22, caracterizado porque la cámara de turbulencia tiene una pared que incluye una pluralidad de orificios que reciben el material e imparten al mismo una fuerza de remolino, y una rampa inclinada hacia abajo, en una dirección de flujo, hacia la cámara de turbulencia.
30. El aparato de mezclado de conformidad con la reivindicación 29, caracterizado porque la pared, está equipada con una pluralidad de placas desviadoras, de pared, y porque además comprende un plato de recolección que tiene una pluralidad de placas desviadoras, de piso, para comunicarse por fluido con la pluralidad de orificios y ubicadas corriente arriba de los mismos.
RESUMEN DE LA INVENCIÓN
Un aparato de mezclado (16) para una zona de enfriamiento rápido, que ocupa un altura vertical baja y que tiene una eficiencia de mezclado y distribución de fluido, mejoradas, a través de la superficie de catalizador, incluye una cámara de turbulencia (20) una red de distribución burda (100), y un aparato de distribución (120). En la cámara de turbulencia (20), el fluido reactivo proveniente de un primer lecho de catalizador, de arriba, se mezcla completamente con un fluido para enfriamiento rápido, por una acción de remolinos. Los fluidos mezclados salen de la cámara de turbulencia (20) , a través de una abertura, hacia el sistema de distribución burda (100) en donde los fluidos se distribuyen radialmente hacia afuera y a través del recipiente, hacia el aparato de distribución (120) . El aparato de distribución (120) incluye una placa (122) con un número de campanas burbujeadoras (130) y un plato de goteo asociado (150) que multiplica la corriente de goteo de líquido de las campanas burbujeadoras (130) para distribuir simétricamente, de manera adicional, los fluidos, a través de la superficie del catalizador. Alternativamente, placas desviadoras pueden estar asociadas con las campanas i burbujeadoras (130) para proporcionar una distribución del i líquido, más amplia y más uniforme, por debajo de la ¡ placa (122). El aparato de distribución (120) se puede usar ¡ en el recipiente de reacción (10) sin la cámara de turbulencia i (20) y el sistema de distribución burda (100), por ejemplo i en la parte superior de un recipiente. ¡
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US09177079 | 1998-10-23 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| MXPA01004052A true MXPA01004052A (es) | 2002-05-09 |
Family
ID=
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CA2347355C (en) | Reactor distribution apparatus and quench zone mixing apparatus | |
| US6881387B1 (en) | Reactor distribution apparatus and quench zone mixing apparatus | |
| US5989502A (en) | Reactor distribution apparatus and quench zone mixing apparatus | |
| CA2156590C (en) | Distributor device for multi-bed downflow reactors | |
| CA2595478C (en) | Distribution device for two-phase concurrent downflow vessels | |
| RU2603674C2 (ru) | Распределительная тарелка для газа и жидкости, реактор, оборудованный такой тарелкой, и применение такой тарелки | |
| US7601310B2 (en) | Distributor system for downflow reactors | |
| US7074372B2 (en) | Multiphase mixing device with improved quench injection for inducing rotational flow | |
| KR20140047011A (ko) | 접촉 트레이 및 이를 사용하는 방법 | |
| EP3658271B1 (en) | Apparatus for fluid contacting in a downflow vessel | |
| JP2004337854A (ja) | 改良クエンチ注入を用いる多相混合装置 | |
| EA007052B1 (ru) | Смесительное устройство для двухфазного потока в каталитическом реакторе | |
| EP0716881A1 (en) | Distributor device for multiple-bed downflow reactors | |
| US11498038B2 (en) | Quench-box assembly for hydroprocessing reactors | |
| US10486127B2 (en) | Methods and apparatus for fluid contacting in a downflow vessel | |
| EP3658267B1 (en) | Methods for fluid contacting in a downflow vessel | |
| CA3071250C (en) | Methods and apparatus for fluid contacting in a downflow vessel | |
| MXPA01004052A (es) | Aparato de distribucion para reactor y aparato de mezclado para zona de enfriamiento rapido |