Dispositivo compacto de mezcla de fluidos en un reactor con flujo descendente.

Dispositivo compacto de mezcla de fluidos en un reactor con flujo descendente que comprende:

- al menos un medio de recogida sensiblemente horizontal

(5) provisto de un conducto de recogida vertical (7) para recibir los fluidos;

- una cámara de mezcla anular (9) situada más abajo del medio de recogida (5) en el sentido de circulación de los fluidos, teniendo dicha cámara un extremo de entrada directamente unido a dicho conducto de recogida (7) y un extremo de salida (10) para el paso de los fluidos, estando situado dicho extremo de salida (10) según la dirección radial del recinto del reactor (1), estando situada la cámara de mezcla anular (9) en la periferia del recinto del reactor (1) y estando comprendida la longitud de dicha cámara que se define por el ángulo formado por los planos que pasan por los dos extremos de dicha cámara entre 130 y 200 grados, y

- al menos un medio de inyección (8) situado en dicho conducto de recogida, situándose dicho medio de inyección a nivel del extremo de entrada de la cámara de mezcla anular (9);

- una bandeja de predistribución horizontal (11) que tiene al menos una chimenea (13), estando situada dicha bandeja más abajo de dicha cámara (9) a una distancia d2, en el sentido de circulación de los fluidos.

Tipo: Patente Europea. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: E10290593.

Solicitante: IFP ENERGIES NOUVELLES.

Nacionalidad solicitante: Francia.

Dirección: 1 & 4, AVENUE DE BOIS-PREAU 92852 RUEIL-MALMAISON CEDEX FRANCIA.

Inventor/es: BOYER, CHRISTOPHE, DARMANCIER,DENIS, Augier,Frederic.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES > PROCEDIMIENTOS O APARATOS FISICOS O QUIMICOS EN GENERAL > PROCEDIMIENTOS QUIMICOS O FISICOS, p. ej. CATALISIS,... > Procedimientos químicos o físicos en general, llevados... > B01J8/04 (pasando el fluido sucesivamente a través de dos o más lechos)

PDF original: ES-2528398_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Dispositivo compacto de mezcla de fluidos en un reactor con flujo descendente Campo de la invención La presente invención se relaciona con un dispositivo compacto de mezcla de fluidos en un reactor con flujo descendente y con su utilización para la realización de reacciones exotérmicas. La invención se relaciona igualmente con un reactor que incluye un dispositivo compacto de mezcla. La invención se aplica en el ámbito de las reacciones exotérmicas, y más particularmente a las reacciones de hidrotratamiento, de hidrodesulfuración, de hidrodesnitrogenación, de hidrocraqueo, de hidrogenación y de hidrodesaromatización.

Examen de la técnica anterior Las reacciones exotérmicas realizadas en el refinado y/o en la petroquímica necesitan ser enfriadas mediante un fluido adicional para evitar una aceleración térmica del reactor en el cual se efectúan. Es igualmente necesario mantener un gradiente de temperatura homogéneo en el seno del reactor con el fin de evitar la existencia de puntos calientes en el lecho de catalizador. Estos puntos calientes pueden disminuir prematuramente la actividad del catalizador. Dan lugar también a reacciones no selectivas. Es, pues, importante disponer de al menos una cámara de mezcla en un reactor que permita un reparto homogéneo en cuanto a temperatura de los fluidos y un enfriamiento de los fluidos de reacción a una temperatura deseada.

Para efectuar esta homogeneización, el experto en la técnica se ve a menudo forzado a utilizar una disposición específica de elementos internos con frecuencia complejos que conlleva una introducción del fluido de enfriamiento lo más homogénea posible en la sección del reactor. Esta inyección es efectuada más abajo de la cámara de mezcla, ya sea por sistemas multiagujero tales como los descritos, por ejemplo, en los documentos de patente EPB-0.716.881 y US 5.025.831, ya sea por sistemas de tipo araña, tales como los descritos, por ejemplo, en el documento de patente US 4.836.989. Estas cajas son generalmente muy complejas. Son frecuentemente dobles o incluso triples, tales como las descritas en la patente US 5.232.283, a menudo provistas de elementos internos, tales como palas, aletas, guías o deflectores, como los descritos, por ejemplo, en la patente US 5.567.396. Los principales inconvenientes de este tipo de sistema son la complejidad de realización y de puesta en práctica, la pérdida de carga inducida y, más en particular, el espacio ocupado (lugar ocupado en el reactor) .

Se conoce igualmente por la solicitud de patente FR-A-2.824.495 un dispositivo de enfriamiento que permite asegurar un intercambio eficaz entre el o los fluido (s) de enfriamiento y el o los fluido (s) del procedimiento. Ese dispositivo está integrado en un recinto y comprende una cánula de inyección del fluido de enfriamiento, un deflector de recogida de los fluidos, la caja de enfriamiento propiamente dicha, que opera la mezcla entre el fluido de enfriamiento y el flujo descendente, y un sistema de distribución compuesto por una cubeta perforada y por una bandeja distribuidora. La caja de enfriamiento lleva un deflector que asegura la puesta en movimiento en torbellino de los fluidos según una dirección sensiblemente no radial y no paralela al eje de dicho recinto y más abajo del deflector, en el sentido de la circulación del fluido de reacción, estando formada en la caja al menos una sección de paso de salida de la mezcla de fluidos. Este dispositivo permite paliar ciertos inconvenientes de los diferentes sistemas de la técnica anterior, pero sigue ocupando mucho espacio.

Ciertos dispositivos actuales permiten reducir este espacio ocupado. Por ejemplo, las patentes US 6.881.387, EP-B

1.721.660 y US 6.180.068 describen cajas de mezcla más planas que las de la técnica anterior. Sin embargo, estas cajas de enfriamiento tienen aún muchos elementos internos, los cuales, para ser eficaces, son susceptibles de producir grandes pérdidas de carga.

El documento US 2004/0134836 describe un dispositivo de mezcla en el cual los fluidos pasan verticalmente a través de una zona de mezcla horizontal.

La presente invención tiene, pues, por objeto paliar uno o más de los inconvenientes de la técnica anterior proponiendo un dispositivo compacto de mezcla. El dispositivo según la invención permite un beneficio substancial en términos de ocupación de espacio del reactor y asegura una buena mezcla de los fluidos y una buena homogeneidad en cuanto a temperatura.

Breve descripción de la invención Un primer objeto de la invención es proporcionar un dispositivo compacto de mezcla de fluidos en un reactor con flujo descendente.

Otro objeto de la invención se relaciona con la utilización de un dispositivo compacto de mezcla de fluidos en un reactor con flujo descendente para la realización de reacciones exotérmicas.

Otro objeto de la invención se relaciona con un reactor que tiene un dispositivo compacto de mezcla de fluidos.

Otro objeto de la invención se relaciona con la utilización de un reactor que tiene un dispositivo compacto de mezcla de fluidos para la realización de reacciones exotérmicas.

Según un primer aspecto, la invención se relaciona con un dispositivo compacto de mezcla de fluidos en un reactor 5 con flujo descendente que comprende:

- al menos un medio de recogida sensiblemente horizontal provisto de un conducto de recogida vertical para recibir los fluidos; -una cámara de mezcla anular situada más abajo del medio de recogida en el sentido de la circulación de los fluidos, teniendo dicha cámara un extremo de entrada directamente unido a dicho conducto de recogida y un extremo de salida para el paso de los fluidos, estando situado dicho extremo de salida según la dirección radial del recinto del reactor, estando situada la cámara de mezcla anular en la periferia del recinto del reactor y estando comprendida la longitud de dicha cámara definida por el ángulo formado por los planos que pasan por los dos extremos de dicha cámara entre 130 y 200 grados, y -al menos un medio de inyección situado en dicho conducto de recogida, situándose dicho medio de inyección a nivel del extremo de entrada de la cámara de mezcla anular; -una bandeja de predistribución horizontal que tiene al menos una chimenea, estando situada dicha bandeja más abajo de dicha cámara a una distancia d2, en el sentido de la circulación de los fluidos.

Según otra variante de la invención, la distancia d2 entre la bandeja de predistribución y la cámara de mezcla anular está comprendida entre 0 y 100 mm. Preferiblemente, esta distancia está comprendida entre 0, 25 y 100 mm. Aún más preferiblemente, esta distancia está comprendida entre 0, 5 y 5 mm.

Según otra variante de la invención, la distancia d2 entre la bandeja de predistribución y la cámara de mezcla anular 25 es igual a 0 mm, estando la cámara de mezcla anular en contacto con la bandeja de predistribución.

Según otra variante de la invención, la cámara de mezcla anular está situada a una distancia d1 del recinto del reactor, variando la distancia d1 del 0, 5% al 25% del diámetro del reactor.

Según otra variante de la invención, el diámetro d de la cámara de mezcla anular está comprendido entre 0, 05 y 0, 5

m. Preferiblemente, el diámetro está comprendido entre 0, 1 y 0, 3 m. Aún más preferiblemente, está comprendido entre 0, 15 y 0, 25 m.

Según un segundo aspecto, la invención se relaciona con la utilización del dispositivo compacto de mezcla para la 35 realización de reacciones exotérmicas.

Según un tercer aspecto, la invención se relaciona con un reactor de forma alargada a lo largo de un eje sensiblemente vertical en el que se hace circular de arriba a abajo de dicho reactor al menos un fluido... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Dispositivo compacto de mezcla de fluidos en un reactor con flujo descendente que comprende:

-al menos un medio de recogida sensiblemente horizontal (5) provisto de un conducto de recogida vertical (7) para recibir los fluidos; -una cámara de mezcla anular (9) situada más abajo del medio de recogida (5) en el sentido de circulación de los fluidos, teniendo dicha cámara un extremo de entrada directamente unido a dicho conducto de recogida (7) y un extremo de salida (10) para el paso de los fluidos, estando situado dicho extremo de salida (10) según la dirección radial del recinto del reactor (1) , estando situada la cámara de mezcla anular (9) en la periferia del recinto del reactor (1) y estando comprendida la longitud de dicha cámara que se define por el ángulo formado por los planos que pasan por los dos extremos de dicha cámara entre 130 y 200 grados, y -al menos un medio de inyección (8) situado en dicho conducto de recogida, situándose dicho medio de inyección a nivel del extremo de entrada de la cámara de mezcla anular (9) ;

-una bandeja de predistribución horizontal (11) que tiene al menos una chimenea (13) , estando situada dicha bandeja más abajo de dicha cámara (9) a una distancia d2, en el sentido de circulación de los fluidos.

2. Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado por que la distancia d2 está comprendida entre 0 y 100 mm.

3. Dispositivo según la reivindicación 1 a 2, caracterizado por que la distancia d2 es igual a 0 mm, estando la cámara de mezcla anular (9) en contacto con la bandeja de predistribución (11) .

4. Dispositivo según la reivindicación 1 a 2, caracterizado por que la distancia d2 está comprendida entre 0, 25 y 100 mm, preferentemente entre 0, 5 y 5 mm. 25

5. Dispositivo según una cualquiera de las reivindicaciones, caracterizado por que dicha cámara está situada a una distancia d1 del recinto del reactor, variando la distancia d1 del 0, 5% al 25% del diámetro del reactor.

6. Dispositivo según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que el diámetro d de

dicha cámara está comprendido entre 0, 05 y 0, 5 m, preferentemente entre 0, 1 y 0, 3 m, aún más preferentemente entre 0, 15 y 0, 25 m.

7. Utilización del dispositivo según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes para la realización de reacciones exotérmicas. 35

8. Reactor (1) de forma alargada a lo largo de un eje sensiblemente vertical en el que se hace circular de arriba a abajo de dicho reactor (1) al menos un fluido de reacción a través de al menos un lecho de catalizador (2) , teniendo dicho reactor más abajo del lecho de catalizador (2) en el sentido de circulación de dicho fluido de reacción al menos un dispositivo de mezcla según una de las reivindicaciones 1 a 6.

9. Reactor según la reivindicación 8, caracterizado por que incluye además una bandeja de distribución (12) sensiblemente horizontal situada más abajo del dispositivo de mezcla en el sentido de circulación de los fluidos.

10. Reactor según una de las reivindicaciones 8 ó 9, caracterizado por que incluye además un segundo lecho de 45 catalizador (14) situado más abajo del dispositivo de mezcla y de la bandeja de distribución.

11. Utilización de un reactor según una cualquiera de las reivindicaciones 8 a 10 para la realización de reacciones exotérmicas.