MÉTODOS Y APARATOS PARA MEZCLAR FLUIDOS
CAMPO DE LA INVENCIÓN El campo de la invención se relaciona con el mezclado y distribución de fluidos. ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Muchos procesos comerciales involucran el mezclado de fluidos, incluyendo especialmente reactores catalíticos y grandes columnas de fraccionamiento. Este mezclado no siempre es un tema simple, especialmente cuando el fluido tiene múltiples fases (tales como líquidos y gases/vapores), y cuando grandes volúmenes van a mezclarse rápidamente. Se conocen numerosos aparatos, y algunos de estos se describen en US 6098065 de Jacobs y colaboradores (agosto de 2000) , la cual se incorpora aquí como referencia en su totalidad. Jacobs y colaboradores enseñan varios mejoramientos, algunos de los cuales involucran casquetes de burbujeo espaciados sobre una placa de distribución. Los casquetes de burbujeo generalmente comprenden un tubo vertical y un casquete, dispuestos de tal manera que el fluido fluye hacia arriba en un espacio entre el casquete y el tubo vertical, invierte la dirección y entonces fluye hacia abajo a través de un pasaje en el tubo vertical. A falta de directores de turbulencia, la trayectoria del flujo del fluido es por lo tanto en general en forma de "U" Ref.: 157346 invertida. Los casquetes de burbujeo generalmente están fijados a una placa de distribución, y el pasaje a través del tubo vertical confluye con un agujero en la placa de distribución. Frecuentemente los casquetes de burbujeo contienen una pluralidad de ranuras laterales que proporcionan una entrada para la fase gas dentro del espacio anular entre el tubo vertical y el casquete. El gas arrastra líquido presente en el espacio anular. Véase por ejemplo, la patente estadounidense No. 5,158,714 de Shih y colaboradores (octubre de 1992), la cual se incorpora aquí en su totalidad como referencia. Debe existir cierto mecanismo para mantener la posición del tubo vertical con respecto al casquete. Se conoce el uso de brazos voladizos u otros espaciadores para ese propósito. Véanse, por ejemplo, las patentes Nos. 5,989,502 de Nelson y colaboradores (noviembre de 1999) y 4,305,895 de Heath y colaboradores (diciembre de 1981) , cada una de las cuales se incorpora aquí como referencia en su totalidad. En el pasado, tales espaciadores habían sido siempre de tamaño mínimo para reducir costos y minimizar cualquier efecto de flujo. Por lo tanto los espaciadores de técnicas anteriores sirven exclusivamente a una función de colocación, y no ayudan materialmente ni en el flujo del fluido ni en el mezclado. La altura de la faldilla ha mostrado que afecta materialmente el flujo del fluido y el mezclado. Véase, por ejemplo, "Optimum Bubble-Cap Tray Design (Diseño Óptimo de Bandejas de Casquetes de Burbujeo)", Bolles, William L. , una serie de cuatro partes en Petjroleum Processing, Vol . 11, No. 2, páginas 65-80; Vol. 11, No. 3, páginas 82-95; Vol. 11, No. 4, páginas 72-79, Vol. 11, No. 5, páginas 109-120, el cual se incorpora aquí en su totalidad como referencia. En esta serie de artículos, Bolles presenta una metodología de diseño para casquetes de burbujeo del tipo comúnmente usado en columnas de destilación. En tales columnas, el flujo del vapor es ascendente a través de la bandeja de casquetes de burbujeo y el flujo de líquido es transversal, a través de la bandeja de casquetes de burbujeo. Este flujo típicamente se describe como flujo en contracorriente. En el artículo de Bolles, en el Vol. 11, No. 3, página 87, se recomienda una altura de faldilla de 1.3 cna a 3.8 cm, y se sugiere que serían desventajosas alturas mayores de las faldillas. Ciertamente no hay una enseñanza, sugerencia, o motivación de la que tengan conocimiento estos solicitantes acerca de alturas mayores que 3.8 cm. Contrariamente, Ballard y colaboradores (U.S. 3,218,249) enseña el uso de casquetes de burbujeo como un medio de mezclado y distribución para el flujo descendente en contracorriente de vapor y de líquido. Ballard y colaboradores enseñan alturas de faldillas de cualquier distancia "...por arriba de la bandeja de distribución siempre y cuando el flujo de gas a través de la tubería de descenso no esté sellado; siendo un rango razonable desde un nivel qué corresponde a prácticamente ninguna distancia por arriba de la bandeja hasta una distancia de aproximadamen e un pie (30.5 centímetros) por arriba del mismo" . Ballard y colaboradores adicionalmente enseñan que " ... la fase líquida, que se separa de la fase vapor por gravedad, se llena sobre la bandeja 18 hasta un nivel por debajo de la profundidad de la ranura en los casquetes de la tubería de descenso, de tal manera que el nivel se determina principalmente por la velocidad del flujo de gas por casquete. Desde luego, es necesario que algunas de las aberturas de las ranuras estén expuestas sobre la superficie del líquido para permitir el paso de vapor a través de ellas. Cuando los casquetes no tengan ranuras, el nivel del líquido en la bandeja estará por debajo de los bordes inferiores de los casquetes por la misma razón. Cuando se empleen casquetes sin ranuras, la separación entre el borde inferior y la bandeja debe mantenerse para acomodar ahí el paso de gas y líquido" . Claramente, el rango dimensional de altura de la faldilla que enseña Ballard y colaboradores aplica específicamente a un casquete sin ranuras, porque el vapor que fluye a través de un casquete con ranuras no puede bloquearse reduciendo la altura de la faldilla prácticamente en ninguna distancia. No hay una enseñanza de un rango dimensional específico apropiado para los casquetes de burbujeo con ranuras.
Shih, y colaboradores (U.S. 5,158,714) enseña el uso de una placa de dispersión para mejorar la distribución de líquido que sale del tubo vertical. Gamborg, y colaboradores (U.S. 5,942,162) enseña el uso de un casquete de burbujeo con ranuras, modificado de tal manera que el casquete no es concéntrico con el tubo vertical, para mejorar la uniformidad de la distribución del líquido. Gamborg, y colaboradores describen este casquete de burbujeo modificado como un tubo de elevación de vapor, en donde el casquete es llamado tubo de flujo ascendente y el tubo vertical es llamado tubo de flujo descendente. Sin embargo, la trayectoria del flujo del fluido tiene la forma de una "U" invertida, que fluye en primer lugar hacia arriba a través del tubo de flujo ascendente y después hacia abajo a través del tubo de flujo descendente. Jacobs, y colaboradores (U.S. 6,098,965) enseña el uso de paletas elevadoras y/o placas objetivo para mejorar la distribución del líquido que sale del tubo vertical. Aparte de las patentes citadas anteriormente, los presentes solicitantes no tienen conocimiento de alguna otra información en el dominio público que describa avances tecnológicos en el uso de casquetes de burbujeo como medios de mezclado y distribución para el flujo descendente concurrente de vapor y líquido. Algunos sistemas que utilizan casquetes de burbujeo proporcionan una distribución turbulenta de fluidos corriente arriba de los casquetes de burbujeo. Una patente otorgada a Strangeland, y colaboradores (U.S. 5,690,896 noviembre de 1997) describe un aparato para distribución turbulenta que comprende de una placa perforada localizada directamente sobre la bandeja de casquetes de burbujeo. Con este enfoque, las perforaciones deben pasar los fluidos tanto en fase gas como en fase líquida. Como resultado, el nivel de líquido prevaleciente en esta bandeja puede ser muy bajo, por lo tanto impactando negativamente en la calidad de la distribución turbulenta. Una patente, otorgada a Grott y colaboradores (U.S. 5,837,208, noviembre de 1998) describe un aparato para distribución turbulenta que consiste de una bandeja perforada rodeada por una pared cilindrica. Con este enfoque, el fluido de fase gas puede fluir a través del área anular entre la bandeja perforada y la pared del reactor, mientras que el fluido de fase líquida fluye principalmente a través de las perforaciones. Una desventaja de este enfoque es que el fluido de fase gas de flujo anular descendente puede perturbar la superficie del líquido en la bandeja de casquetes de burbujeo, impactando así en forma negativa el desempeño de la bandeja de casquetes de burbujeo. Finalmente, con ambos enfoques anteriores, las bandejas perforadas restringen la inspección y el acceso al mantenimiento a la bandeja de casquetes de burbujeo. Por lo tanto, existe aún una necesidad por métodos y aparatos mejorados para mezclar y distribuir fluidos, incluyendo mé oramientos a bandejas de casquetes de burbujeo y mecanismos de distribución turbulenta. BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN En un aspecto, la presente invención proporciona dispositivos y métodos en los cuales un casquete de burbujeo tiene un tubo vertical y un casquete, separados por un divisor que se extiende hasta una longitud de al menos 50% de un distancia medida entre la parte superior del tubo vertical y la parte inferior del casquete, de aquí en adelante a esta distancia se le denomina como "extensión del tubo vertical/casquete. En las modalidades preferidas el divisor es preferentemente al menos de 70% de la extensión del tubo vertical/casquete, y con más preferencia al menos de 90% de la extensión del tubo vertical/casquete. El divisor puede unirse tanto al tubo vertical como al casquete, y pueden haber dos o más de tales divisores. En otro aspecto, la presente invención proporciona dispositivos y métodos en los cuales el tubo vertical y el casquete cooperan para proporcionar una altura de faldilla adecuada para que la velocidad volumétrica del líquido pase a través de la bandeja. La porción del tubo vertical y casquete por debajo de la superficie del líquido actúa como una resistencia hidráulica para el líquido que fluye transversalmente en la bandeja. Esta resistencia hidráulica resulta en una variación en la profundidad del líquido en la bandeja. Las ~ profundidades de líquido mayores ocurren en las áreas en la bandeja en las que el líquido se ha introducido la bandeja, mientras que las profundidades de líquido más bajas ocurren en las áreas en la bandeja en las que el líquido ha llegado por flujo transversal. Estas variaciones en la profundidad del líquido son tan perjudiciales a la uniformidad de distribución del líquido como lo son las variaciones físicas de nivelación del misino soporte de las bandejas. Al aumentar la altura de la faldilla, se reduce la resistencia hidráulica al flujo transversal del líquido. La altura preferida de la faldilla para una aplicación específica depende de, entre otras cosas, la velocidad volumétrica del líquido que pasa a través de la bandeja. Para velocidades bajas de líquido, se prefieren los casquetes de burbujeo que tienen una altura de faldilla no menor que 4 cm. A mayores velocidades de líquido, se prefieren más los casquetes de burbujeo que tienen una altura de faldilla de al menos 5 cm, y aún a velocidades mayores de líquido, se prefieren más los casquetes de burbujeo que tienen una altura de faldilla de al menos 7 cm. A velocidades muy altas de líquido, tal como pueden encontrarse en reactores muy grandes, se contemplan casquetes de burbujeo que tienen una altura de faldilla de 8 cm o mayores. Las alturas de faldillas inusualmente grandes se logran preferentemente usando un tubo vertical especialmente largo en lugar de un casquete especialmente corto.
Aún en otro aspecto, la presente invención proporciona dispositivos y métodos en los cuales paletas y placas de tipo en V (por ejemplo, piso de cámara de mezclado y placa soporte de salpicadura) cooperan para proporcionar una distribución turbulenta de fluidos a bandejas de distribución subsiguientes. Varios objetos, características, aspectos y ventajas de la presente invención se apreciarán mejor de la siguiente descripción detallada de modalidades preferidas, junto con los dibujos anexos en los cuales los números similares representan a componentes similares. BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS La figura 1 es una sección transversal vertical de un casquete de burbujeo de una técnica anterior. La figura 2A es una sección transversal vertical de un casquete de burbujeo de conformidad con los aspectos de la presente invención. La figura 2B es una sección transversal horizontal del casquete de burbujeo tomada a lo largo de la línea de vista 2B-2B de la figura 2A. La figura 3 es una sección transversal vertical de otro casquete de burbujeo, que tiene múltiples divisores y una altura de faldilla aumentada debido a una longitud disminuida del casquete. La figura 4 es una sección transversal vertical de otro casquete de burbujeo, que tiene múltiples divisores y una altura de faldilla aumentada debido a una altura aumentada del tubo vertical.
La figura 5 es una vista lateral del casquete de burbujeo de las figuras 2A y 2B que muestra ranuras laterales. La figura 6 es una vista en perspectiva de una placa de distribución que tiene múltiples casquetes de burbujeo, mostrando flujo transversal del fluido. La figura 7A en una vista en perspectiva de un aparato de distribución que tiene paletas de tipo en V. La figura 7B es una sección transversal vertical del aparato de distribución de la figura 7A tomada a lo largo de la línea 7B-73, y que rodea al aparato. La figura 7C es una sección transversal horizontal de una paletea de tipo en V en el aparato de distribución de la figura 7B tomada a lo largo de la línea 7C-7C. La figura 8 es una sección transversal horizontal de una paleta tipo placas onduladas. La figura 9 es una sección transversal horizontal de una paleta de tipo canal alternado en zigzag. DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN En la figura 1, un casquete de burbujeo 10 de una técnica anterior generalmente comprende un tubo vertical 20 y un casquete 30 separados por medio de un espaciador 40. El casquete de burbujeo 10 está unido a una placa de distribución 15. El espaciador 40 es muy pequeño con respecto a las longitudes tanto del tubo vertical 20 y el casquete 30, y la altura de la faldilla 60 es menor que 4 cm. La trayectoria del flujo del fluido 70 a través del casquete de burbujeo generalmente tiene la forma de una "U" invertida. En las figuras 2A y 2B, un casquete de burbujeo 100 generalmente comprende un tubo vertical 120 y un casquete 130 separados por una pluralidad de divisores 140. El casquete de burbujeo coopera con una placa de distribución 115 para mezclar localmente los fluidos (tal como aquí se emplea, el término "fluido" significa cualquier cosa que fluye, incluyendo especialmente una fase vapor o una fase líquida, o una mezcla que comprende al menos dos fases . El término también incluye cualquier fluido que es mezclado y distribuido en un proceso comercial) . El tubo vertical 120 tiene una parte superior 122 y una altura de tubo vertical 125 definida por una distancia entre la parte superior 122 del tubo vertical 120 y la parte superior 116 de la placa de distribución 115. El tubo vertical 120 también define un pasaje interno 190. Los tubos de subida contemplados pueden formarse de cualquier material adecuado, incluyendo acero al carbón, acero inoxidable y otras aleaciones, plástico, y cerámicas, dependiendo en gran medida de la temperatura y corrosividad de los fluidos que se mezclan. Tales tubos de subida también tienen virtualmente cualquier dimensión global adecuada. Las formas globales también están sujetas a variaciones. Aunque se prefieren los tubos de subida tubulares que tienen áreas de sección transversal horizontales circulares, también se contempla proporcionar tubos de subida con áreas de sección transversal horizontales elípticas, cuadradas, rectangulares, u otras . Los tubos de subida ni siquiera necesitan tener pasajes uniformes a lo largo de su longitud. Los tubos de subida preferidos pueden tener directores de turbulencia 150 sobre o en (no mostrado) los pasajes. El casquete 130 tiene una parte superior 132, un borde inferior 134, y una longitud de casquete 135 definida por una distancia entre la parte ' superior 132 del casquete 130 y el borde inferior 134 del casquete 130. El casquete 130 tiene también una altura de faldilla 160 definida como la distancia entre el borde inferior 134 del casquete 130 y la parte superior 116 de la placa de distribución 115. Los casquetes contemplados puede formarse también de cualquier material adecuado, incluyendo acero al carbón, acero inoxidable y otras aleaciones, plástico, y cerámica, dependiendo también en gran medida de la temperatura y corrosividad de los materiales que se mezclan. Los casquetes preferidos tienen áreas de sección transversal horizontales de forma similar a la del tubo vertical asociado, pero puede tener también otras formas. Por ejemplo, un tubo vertical de sección transversal cilindrica puede tener un casquete de sección transversal rectangular. La altura de la faldilla 160 es función de la altura del tubo vertical 125, la longitud del casquete 135, y la distancia entre la parte superior 122 del tubo vertical 120 y la parte superior 132' del casquete 130. Los casquetes de burbujeo preferidos tienen un tubo vertical 120 y un casquete 130 que cooperan para proporcionar una altura de faldilla no menor que 4 cm. Los casquetes de burbujeo más preferidos tienen una altura de faldilla de al menos 4.5 cm, y los casquetes de burbujeo aún más preferidos tienen una altura de faldilla de al menos 5 cm, al menos 7 cm, al menos 8 cm, y al menos 10 cm. Las alturas de faldillas inusualmente altas se logran preferentemente usando un tubo vertical especialmente largo en lugar de usar un casquete especialmente corto, aunque se contemplan todas las combinaciones. Sin limitarse a cualquier teoría particular o modo de operación contemplado, los presentes inventores contemplan que una altura de faldilla no menor que 4 cm es ventajosa porque mejora el flujo transversal de los fluidos que se mueven en la parte superior 116 de la placa de distribución 115. Los cálculos hidráulicos muestran que las alturas de faldilla de hasta 8 cm o mayores puede ser también ventajosas, dependiendo mayormente de la cantidad de la fase líquida que se transporta a través de la parte superior 116 de la placa de distribución 115, y subsiguientemente a través del espacio 180 entre el tubo vertical 120 y el casquete 130 y el pasaje del tubo vertical 190. Aunque aquí no se considera que es una modalidad preferida, también se contempla que los casquetes de burbujeo sobre una placa de distribución no necesitan tener todos la misma altura de faldilla. Por ejemplo, algunas alturas de faldillas pueden ser menores que 5 cm mientras que otras son de más de 5 cm. Alternativamente, todas las alturas de faldillas pueden ser de más de 5 cm, y algunas pueden ser de más de 7 cm. Puede ser aún ventajoso que los casquetes de burbujeo que tengan alturas de faldilla relativamente mayores se coloquen alrededor de la periferia de la placa de distribución, o en alguna otra forma, dependiendo, al menos parcialmente, en dónde son introducidos los fluidos a la placa de distribución. Alternativamente, las ranuras pueden alargarse. Las ranuras preferidas pueden ser al menos de 6 cm de largo, con más preferencia de al menos 9 cm de largo, y aún con más preferencia al menos de 10 cm de largo, y con mayor preferencia al menos de 12 cm de largo. Los divisores 140 en la figura 2A y 2B se extienden preferentemente esencialmente en toda la distancia desde la pared lateral del casquete 130 hasta la pared lateral del tubo vertical 120. Los divisores se colocan cerca de la parte superior 122 del tubo vertical 120. Sin embargo, también se contemplan otras modalidades. Por ejemplo, actualmente se contempla que los divisores sean suficientemente largos para tener un impacto significativo en la hidráulica del fluido que fluye en el espacio 180 entre el tubo vertical 120 y el casquete 130". Los divisores preferidos 140 impactan en la hidráulica de los fluidos teniendo una longitud de al menos 50% de la extensión del tubo vertical/casquete, preferentemente 70% de esa distancia, con más preferencia 90% de esa distancia. En una modalidad alternativa (no mostrada) , los divisores pueden extenderse desde la parte superior del casquete hasta el borde de la parte inferior 134 del casquete. Los divisores no necesitan ser continuos, porque pueden construirse en varios divisores más cortos, siempre y cuando la suma de la longitud de los divisores sea al menos 50% de la extensión del tubo vertical/casquete. Los divisores contemplados (no mostrados) pueden colocarse también de forma no vertical de tal manera que imparten una turbulencia al fluido que se eleva en el espacio 180 entre el tubo vertical 120 y el casquete 130. Aún adicionalmente , se contempla cualquier número apropiado de divisores para usarse en cualquier casquete de burbujeo, incluyendo especialmente de dos, tres, cuatro, cinco, o seis divisores. Los divisores 140 pueden unirse al tubo vertical, al casquete, o tanto al tubo vertical como al casquete. La unión puede ser directa o indirecta. Algunos de los divisores pueden ayudar en mantener la posición del tubo vertical con el casquete, y en relación a esto algunos pueden no ayudar mucho, o nada. Los métodos preferidos de unión incluyen soldadura, tal como soldadura por puntos, soldadura de puntos solapados, o cualquier otro medio de soldadura. Los divisores pueden comprender cualquier material o materiales apropiados. Los directores de turbulencia 150 fijados a la parte superior 122 del tubo vertical 120. El directo de turbulencia 150 dirige el fluido 170 desde un espacio 180 entre el tubo vertical 120 y el casquete 130 hasta el pasaje del tubo vertical 190 en una trayectoria de flujo circunferencial, lo cual aparentemente resulta en un mojado más uniforme de la pared interna del tubo vertical 120, y un patrón de descarga anular del fluido 170, cuando el fluido 170 sale del pasaje del tubo vertical 190. El director de turbulencia puede ser continuo con el tubo vertical 120, o puede fijarse al tubo vertical 120 mediante soldadura o cualquier otro método adecuado. En la operación, el fluido 170 entra en el casquete de burbujeo 100 a través de una abertura 117 entre la parte superior 116 de la placa de distribución 115 y el borde inferior 134 del casquete 130, definido por una altura de faldilla 160. Si el casquete de burbujeo 100 posee una o más ranuras en el lado del casquete 130, el fluido entrará también por ahí al casquete de burbujeo 100. El fluido 170 entra entonces en el espacio 180 entre el tubo vertical 120, el casquete 130, y los dos divisores 140. El fluido 170 fluye entonces ascendentemente a través del espacio 180 y a través del director de turbulencia 150 en donde se mezcla el fluido 170. El fluido entra entonces en el tubo vertical 120 y fluye descendentemente a través del pasaje del tubo vertical 190. La longitud del casquete 135 es más corta que la longitud del casquete 35 de la figura 1, permitiendo que la altura de la faldilla 160 sea más larga que la altura de la faldilla 60 de la figura 1. En el caso en el que dos casquete adyacentes 100 estén a diferentes elevaciones, debido quizá a una bandeja de distribución inclinada 115( los dos divisores 140 y la altura de la faldilla 160 permiten una división más uniforme del fluido 170 entre los dos tubos de subida adyacentes en comparación con los dos casquetes de burbujeo adyacentes 10 de la figura 1. La placa de distribución 115 es preferentemente circular, y mide entre aproximadamente 90 cm y aproximadamente 610 cm de diámetro, y entre aproximadamente 0.15 cm y 1 cm de espesor. El tamaño depende generalmente del tamaño del reactor en el cual se utilizan. Actualmente las placas de distribución preferidas se elaboran de acero inoxidable y de otras aleaciones, aunque también se contempla cualquier material adecuado, incluyendo acero al carbón, plásticos y cerámica. Una placa de distribución típica 115 soporta entre . aproximadamente 60 y aproximadamente 1200 casquetes de burbujeo, aunque se contemplan también números menores o mayores de casquetes de burbujeo. Los tubos de subida 120 típicamente son laminados en la placa de distribución 115, de tal manera que los pasajes del tubo vertical 190 coinciden con los agujeros 118 en la placa de distribución 115.
Tal como se ilustra en la patente de Jacobs a la cual se hace referencia arriba con respecto a otros casquetes de burbujeo, la placa de distribución 115 puede comprender realmente una placa de redistribución debido a que puede lograrse corriente arriba un mezclado lobulado y/o una distribución turbulenta. Por lo tanto, se apreciará que la placa de distribución 115 puede colocarse en cualquier posición apropiada con respecto a otros procesos y aparatos en cualquier reactor de mezclado. En la figura 3, el casquete de burbujeo 200 es similar al casquete de burbujeo 100 de las figuras 2A y 2B, excepto que el casquete de burbujeo 200 tiene cuatro divisores 240 en lugar de los dos divisores 140. En la figura 3, los cuatro divisores 240 están organi-zados en dos conjuntos de dos divisores, cada conjunto está dispuesto en planos verticales separados en un espacio 280. En cada conjunto, los dos divisores están dispuestos en un plano vertical en el espacio 280, y separados en el espacio 280. Como resultado, el fluido 270 puede pasar a través del espacio 280 formado entre el tubo vertical 220, el casquete 230, y pasar por los cuatro divisores 240. En la figura 4, un casquete de burbujeo 300 es nuevamente similar al casquete de burbujeo 100 de las figuras 2A y 2B, excepto que el casquete de burbujeo 300 tiene una longitud de burbujeo 335 que es más corta que la longitud del casquete 135, y la altura del tubo vertical 325 es más corto que la altura del tubo vertical 125. El resultado es una altura de faldilla 360 que es igual a la altura de faldilla 160 del casquete de burbujeo 100, aun cuando las alturas del tubo vertical y del casquete sean diferentes. En la figura 5, el casquete de burbujeo 400 tiene un lado cilindricamente curvado 433, en el cual están dispuestas múltiples ranuras laterales 495. Cada una de las múltiples ranuras laterales 495 se extienden hacia abajo hasta la parte inferior 434 del casquete 430, de tal manera que la longitud de la ranura 497 de cualquier ranura determinada 495 es la distancia desde la parte superior 496 hasta el fondo 434 del casquete 430. La elevación de la ranura 498 se define como la distancia entre la parte superior 496 de la ranura 416 de la placa de distribución 415. Entre otras cosas, tales ranuras laterales 495 permiten el paso dentro del casquete de burbujeo 400 de un fluido 470 para ser mezclado y distribuido. El casquete de burbujeo 400 de la figura 5 tiene al menos ocho ranuras 495, de las cuales se muestran cuatro. La longitud de la ranura 497 es de 7 cm, y la elevación de la ranura 498 es de 11 cm. En modalidades alternativas se contempla que la altura de la ranura 497 pudiera estar en cualquier lugar desde aproximadamente 4 a aproximadamente 30 cm. Las ranuras 495 tienen típicamente una forma generalmente rectangular, aunque pueden tener cualquier otra forma apropiada tal como una forma triangular o alguna otra ahusada, una forma en zigzag, y así por el estilo. En la figura 6, una placa de distribución 516 contiene una pluralidad de casquetes de burbujeo 500. El fluido 570 fluye en un patrón en zigzag 550 en la placa de distribución 516, con los tubos de subida 520 y los casquetes 530 creando una resistencia hidráulica al flujo transversal. Una porción 555 del fluido de flujo transversal 570 se mezcla y se distribuye mediante los casquetes de burbujeo. La pluralidad de casquetes de burbujeo 500 puede variar en cantidad, dependiendo de una variedad de factores. Dos de los factores son el espaciamiento de centro a centro de los casquetes, lo cual influye en el número de casquetes por unidad de área de distribución de la bandeja, y el tamaño del reactor o cualquier otro proceso comercial que se use para mezclar y distribuir fluidos. Además, la pluralidad de casquetes de burbujeo 500 puede distribuirse sobre la placa de distribución 516 en cualquier forma, preferentemente de manera simétrica para lograr una distribución simétrica del fluido. Puede o no haber muescas, canales, deflectores, u otras trayectorias (no mostradas) dispuestas en o sobre la placa de distribución 516 para modificar el flujo transversal 550. En la figura 7A, 7B y 7C, un aparato de distribución turbulenta 600 contiene una pluralidad de paletas de tipo en V 610. las Paletas están dispuestas entre una salida de un aparato de mezclado 620 y una placa soporte de salpicadura 630. La presencia de la placa soporte de salpicadura 630 obliga al fluido a salir del aparato de mezclado para fluir hacia afuera a través de los pasajes 612 formados por las paletas de tipo en V 610 a lo largo de las trayectorias 613. La placa soporte de salpicadura 630 preferentemente está imperforada, pero puede contener orificios (no mostrados) para permitir que una porción del fluido pase hacia abajo sobre la subsiguiente bandeja de distribución 650 (la cual puede ser la bandeja de distribución final) . A manera de referencia, la figura 7B ilustra un lecho de catalizador 640 por debajo de la(s) bandeja (s) de distribución subsiguiente (s) 650 , y la pared del reactor 660. En una modalidad preferida, las paletas de tipo en V 610 se colocan por debajo del piso substancialmente imperforado de una cámara de mezclado (no mostrada) , por arriba de una placa de soporte de salpicadura substancialmente imperforada 630, y rodeada por el (los) orificio (s) de salida 620 de una cámara de mezclado corriente arriba (no mostrada) . Los pasajes de las paletas 612 formados de esta manera pueden provocar que los fluidos que fluyen a través de ellas cambien de dirección preferentemente al menos dos veces y proporcionen los únicos medios de comunicación fluida entre la cámara de mezclado corriente arriba y la subsiguiente bandeja de distribución 650 corriente abajo 650. Las paletas de tipo en V 610 resultan en un perfil de velocidad más uniforme del fluido que sale de los pasajes 612 de las paletas, proporcionando con ello una distribución turbulenta más efectiva del fluido a la subsiguiente bandeja de distribución 650. Cuando se usa junto con una cámara de mezclado que arremolina los fluidos que se mezclan ahí, las paletas de tipo en V 610 también sirven para reducir el componente tangencial de la velocidad del fluido. Cuando se disponen en un arreglo circular que es concéntrico con un orificio de salida central de la cámara de mezclado, las paletas de tipo en V 610 promueven un patrón de descarga del líquido, que sale por los pasajes de las paletas 612, de tal manera que el líquido es suministrado a la bandeja de distribución subsiguiente 650 en un anillo anular (no mostrado) . Este arreglo de suministro de anillo anular es un método extremadamente efectivo de suministrar líquido al la bandeja de distribución subsiguiente 650, siempre y cuando el diámetro del anillo producido por el líquido sea casi óptimo. El diámetro de anillo óptimo depende de la geometría de la bandeja de distribución final 650 y puede determinarse por cálculos hidráulicos. A pesar de que se han ilustrado paletas de tipo en V en las figuras 7A, 7B, y 7C, se han contemplado otras paletas de tipo de redirección del flujo. Se ilustran varios ejemplos en las figuras 8 y 9. En la figura 8, las paletas tipo placa ondulada 710 están espaciadas para formar pasajes de paletas 712, los pasajes proporcionan una trayectoria de flujo 713 para que los fluidos pasen a través de ellos. En la figura 9, las paletas de tipo canal en zigzag 810 están espaciadas para formar pasajes de paletas 812, los pasajes proporcionan una trayectoria de flujo 813 para que los fluidos pasen a través de ellos. A manera de claridad, muchas combinaciones diferentes de alturas de faldilla con numerosas ranuras y longitudes de ranuras se contemplan como comercialmente importantes. La siguiente tabla lista algunas de esas combinaciones. Número de Ranuras Altura de Faldilla Longitud de la Ranura (cm) (cm) Al menos 1 No menos de 7 Al menos 6 Al menos 9
No menos de 10 Al menos 6 Al menos 9
Al menos 3 No menos de 4 Al menos 6 Al menos 9 Al menos 12
" No menos de 7 Al menos 6 " " Al menos 9 " " Al menos 12 No menos de 10 Al menos Al menos Al menos
Al menos 5 No menos de 4 Al menos Al menos Al menos
No menos de 7 Al menos Al menos Al menos
No menos de 10 Al menos Al menos Al menos
Al menos 7 No menos de 4 Al menos Al menos Al menos
No menos de 7 Al menos Al menos Al menos
No menos de 10 Al menos 6 " " Al menos 9 " " Al menos 12 La porción del tubo vertical y del casquete por debajo de la superficie del líquido actúa como resistencia hidráulica para el líquido que fluye transversalmente por la bandeja. Con referencia una vez más a la figura 5, la altura de la superficie del líquido por arriba del soporte de la bandeja es igual a la altura de la faldilla 460 más la longitud de la ranura 496 menos la altura de la ranura expuesta (o sumergida) . El gas entra en el espacio entre el casquete y el tubo vertical a través de la porción de cada ranura 495 que está expuesta. Para los casquetes de burbujeo con ranuras verticales y rectangulares, la altura expuesta de la ranura puede estimarse a partir de la siguiente ecuación:
Altura Expuesta de la Ranura (cm) = 44.2 * Xo'52,
en donde X = Qv * ( s * Ns) _1 * [pv / (pi - pv) ]0 5, en donde : Qv = velocidad volumétrica de vapor/gas que fluye a través del casquete (m3/min reales) ,- Ws = anchura de ranura promedio (cm) ; Ns = número de ranuras; pv = densidad del vapor/gas (kg/m3) ; y Pi = densidad del líquido (kg/m3) . Pueden derivarse ecuaciones similares y utilizarse para estimar la altura de ranura expuesta para ranuras de formas alternativas, tales como ranuras de forma trapezoidal o triangular. Las anchuras de ranuras pueden variar de 0.1 cm a 2.5 cm o más. Las anchuras preferidas de ranuras están en el intervalo de 0.25 cm a 1.25 cm. El número de ranuras utilizadas puede variar ampliamente, desde 1 a 10 o más, dependiendo, por ejemplo, del tamaño y geometría del casquete, y de la velocidad volumétrica del gas que fluye a través del casquete. Definido en otros términos, el tema inventivo reside en un casquete de burbujeo que comprende un casquete con al menos una, tres, cinco, o siete ranuras, y un tubo vertical, configurados con una altura de faldilla de al menos 4 cm de tal manera que 1.5 * Altura de Faldilla (cm) + [Longitud de Ranura (cm) - Altura de Ranura Expuesta (cm) ] = 7.5, 15, 22.5, ó 30, y colocados de tal manera que un fluido líquido y un fluido gaseoso fluyen en contracorriente hacia arriba en un espacio entre el tubo vertical y el casquete. Por lo tanto, se han descrito las modalidades y aplicaciones específicas de mezclado y distribución de fluidos. Sin embargo, aquellos con experiencia en la técnica apreciarán que son posibles muchas más modificaciones además de las que ya se describieron sin alejarse de los presentes conceptos inventivos. Por lo tanto el tema inventivo no debe restringirse excepto en el espíritu de las reivindicaciones anexas. Además en la interpretación tanto de la especificación y de las reivindicaciones, todos los términos deberán interpretarse en la manera más amplia posible consistente con el contexto. En particular, los términos "comprende" y "que comprende" deberán interpretarse como refiriéndose a elementos, componentes, o etapas en una forma no exclusiva, indicando que los elementos, componentes, o etapas a los que se hace referencia pueden estar presentes, o utilizarse o combinarse con otros elementos, componentes, o etapas a los cuales expresamente no se les hace referencia. Se hace constar que con relación a esta fecha, el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención, es el que resulta claro de la presente descripción de la invención.