Sistema de distribución y recogida en una columna multietapa para igualar el tiempo de residencia en cada etapa.

Dispositivo de distribución de un fluido que alimenta al menos un lecho granular de una columna multietapa que presenta una sucesión de platos, cada plato

(P) que soporta un lecho de sólido granular, y que está dividido en paneles meridionales adyacentes, es decir rectangulares, orientados en una misma dirección longitudinal y que tienen esencialmente la misma anchura, dichos paneles indicados por (Pa) que cubren la totalidad de la sección de la columna, dicho dispositivo que se aplica al menos a una porción de los paneles (Pa) del plato (P), dicho dispositivo que comprende en una posición denominada P1 y en el flujo del fluido:

a) una pantalla o plato perforado denominado pantalla superior (6) que sirve para soportar el lecho de partículas (2) situado por encima del plato;

b) un bafle de recogida (5) abierto en su centro;

c) un deflector (9) situado entre el bafle de recogida (5) y el distribuidor (7), posición denominada P1,

d) un distribuidor (7) compuesto de una pantalla o de un plato perforado que permite redistribuir el flujo que sale del panel sobre la totalidad de la superficie del lecho de partículas situado debajo del panel,

e) un disyuntor del chorro (8) situado por encima o por debajo del distribuidor (7), y colocado en los bordes del panel (Pa),

la distancia entre el extremo del deflector (9) y el borde del plato (P) que está comprendida entre 5 y 200 mm, con el espesor del deflector que está comprendido entre 0,5 y 10 mm.

Tipo: Patente Europea. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: E09290424.

Solicitante: IFP ENERGIES NOUVELLES.

Inventor/es: 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... > B01J8/02 (con partículas inmóviles, p. ej. en lechos fijos)
  • SECCION G — FISICA > METROLOGIA; ENSAYOS > INVESTIGACION O ANALISIS DE MATERIALES POR DETERMINACION... > Investigación o análisis de materiales por separación... > G01N30/60 (Preparación de la columna)
  • SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES > PROCEDIMIENTOS O APARATOS FISICOS O QUIMICOS EN GENERAL > SEPARACION (separación de sólidos por vía húmeda... > Procedimientos de separación que implican el tratamientos... > B01D15/22 (relativo a la estructura de la columna)
  • 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)
  • SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES > PROCEDIMIENTOS O APARATOS FISICOS O QUIMICOS EN GENERAL > SEPARACION (separación de sólidos por vía húmeda... > Procedimientos de separación que implican el tratamientos... > B01D15/18 (relativo a la configuración de los flujos)

PDF original: ES-2545389_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Sistema de distribución y recogida en una columna multietapa para igualar el tiempo de residencia en cada etapa Campo de la invención La invención se refiere a un nuevo dispositivo de distribución y recogida de fluidos en una columna multietapa que emplea el flujo de dichos fluidos en un medio de partículas sólidas, denominado medio granular.

Se denomina columna multietapa a una columna constituida por varios platos dispuestos en un eje esencialmente vertical, cada plato (denominado plato de soporte) que soporta un lecho de sólido granular, y los diferentes lechos sucesivos que son atravesados en serie por el o los fluidos empleados en la columna. El fluido que atraviesa los lechos sucesivos se denomina fluido principal para distinguirlo de los demás fluidos, denominados secundarios, que se pueden añadir al fluido principal a través de los platos situados en general entre dos lechos sucesivos y denominados platos distribuidores.

Cada lecho en general está alimentado por un plato distribuidor situado aguas arriba de dicho plato.

En el resto del texto, cuando se hable de platos de forma abreviada, se trata de platos distribuidores.

Un plato distribuidor normalmente comprende una red de suministro o recogida de fluidos, denominada red de distribución, y una o varias cámaras de mezcla destinadas a mezclar el fluido inyectado o extraído a través de la red de distribución con el fluido principal.

Examen de la técnica anterior En los procesos multietapa de tipo reactores o columnas de separación, los dispositivos de distribución empleados pueden tener varias funciones tales como la inyección o la extracción de un caudal de fluido en el reactor o la columna a cualquier nivel de dicha columna. En general se desea que esta función de inyección o de extracción se realice de manera equilibrada entre las diferentes regiones de la sección de la columna.

En general la sección de la columna se divide en un cierto número de sectores o paneles, cada sector que debe estar irrigado de forma homogénea, con respecto a los demás. Esto requiere la utilización de distribuidores con una geometría particular, que pueden alcanzar cada sector y suministrar (o extraer) un caudal aproximadamente igual sobre cada uno de los sectores, si las superficies son iguales. Si los sectores tienen superficies diferentes, los caudales inyectados o extraídos son aproximadamente proporcionales a la superficie de los sectores asociados.

Los platos también cumplen la función de mezcla entre el flujo principal en la columna y el o los flujos secundarios inyectados mediante la red, para alimentar los platos aguas abajo con un fluido con una concentración homogénea.

En lo que se refiere a los procesos de separación mediante adsorción en columnas multietapa, de tipo cromatográfico o de lecho móvil simulado (LMS) , las patentes WO 2006/027118A1, US 2006/0108274 A1, EP 0 074 815, FR-93/09593, proporcionan ejemplos de las configuraciones de platos distribuidores.

La red de distribución asociada a un plato alimenta dicho plato en un número limitado de puntos de inyección.

Teniendo en cuenta la división del plato en paneles, en general se utiliza un punto de inyección por panel, pero también se pueden utilizar perfectamente dos o tres puntos por panel.

Los paneles en general están diseñados de manera que favorezcan la mezcla entre el flujo principal que sale del lecho superior y el flujo secundario inyectado a través de la red de distribución. Para ello, los paneles están abiertos 50 en una pequeña fracción de su superficie, de tal manera que el flujo principal fluya cerca del punto de inyección de la red en el panel. Por lo tanto, los dos flujos, principal y secundario, se mezclan antes de volverse a distribuir sobre la totalidad (o casi totalidad) de la superficie de los paneles.

La recogida del flujo que sale del lecho aguas arriba del plato, y la redistribución de este flujo sobre la sección del 55 plato es una operación que debe generar la mínima dispersión axial para mantener el flujo tan próximo al flujo pistón como sea posible. Esto es particularmente importante en lo que se refiere a los procesos de separación en lecho móvil simulado (LMS) . La dispersión axial inducida por los platos se debe en gran parte a la distribución del tiempo de residencia en las zonas de recogida y de redistribución. El tiempo de residencia de una línea de fluido en el plato depende principalmente de las posiciones de entrada y de salida de dicha línea a nivel del plato, como se explicará a 60 continuación.

A diferencia de los flujos estacionarios en lecho fijo, en los que se busca un flujo pistón a través del medio granular sin preocuparse de la naturaleza del flujo en el dispositivo de distribución a la entrada o de recogida a la salida del lecho, en los flujos previstos en la presente invención, es esencial buscar un flujo pistón tanto en el medio granular 65 como a través de los dispositivos de distribución y de recogida. En un proceso de adsorción en LMS, las especies se

separan mediante el paso a través de un lecho de partículas (o adsorbente) , pero cualquier desviación del flujo pistón fuera del lecho tiende a remezclar las especies y, por tanto, a deteriorar los rendimientos de separación.

Una forma de limitar la dispersión inducida por los platos es utilizar un gran número de divisiones en sectores o paneles, y en consecuencia, con un gran número de puntos de alimentación de la red sobre los platos. Esto permite minimizar las distancias a cubrir por el fluido desde la abertura de los paneles hasta las diferentes regiones del lecho de partículas sólidas, y por tanto minimizar la dispersión inducida por los platos. Esta solución genera un aumento de los costes de fabricación de los platos.

Breve descripción de las figuras La figura 1A, de acuerdo con la técnica anterior, es una representación de la división de los platos en paneles meridionales;

la figura 1B, de acuerdo con la técnica anterior, es una representación esquemática de un panel meridional de un plato distribuidor;

la figura 2A, de acuerdo con la invención, representa una sección de un panel meridional provisto de un deflector colocado por debajo del bafle de recogida;

la figura 2B, de acuerdo con la invención, representa una sección de un panel meridional provisto de un deflector colocado por encima del bafle de recogida;

la figura 3A muestra el flujo del fluido en un lecho de partículas cuando se utilizan paneles de acuerdo con la 25 técnica anterior;

la figura 3B es una representación esquemática de los tiempos de residencia asociados a varias líneas de corriente en un lecho de partículas cuando se utilizan paneles de acuerdo con la técnica anterior;

la figura 3C ilustra el flujo de fluido en un lecho de partículas cuando se utilizan los paneles de acuerdo con la invención;

la figura 3D es una representación esquemática de los tiempos de residencia asociados a varias líneas de corriente en un lecho de partículas cuando se utilizan los paneles de la invención. 35 Breve descripción de la invención El problema que se quiere resolver con la presente invención es el de la mejora del flujo de fluidos en el interior de una columna que comprende una pluralidad de platos, cada uno de ellos que tiene un lecho de sólido granular, 40 denominada columna multietapa.

La mejora del flujo en el presente contexto significa que el flujo se aproxima tanto como sea posible a un flujo pistón, es decir, un flujo en el que la dispersión axial del fluido que atraviesa los diferentes lechos sucesivos de la columna es la más baja posible, incluyendo el paso a través de los dispositivos de distribución y de recogida de dicho... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Dispositivo de distribución de un fluido que alimenta al menos un lecho granular de una columna multietapa que presenta una sucesión de platos, cada plato (P) que soporta un lecho de sólido granular, y que está dividido en paneles meridionales adyacentes, es decir rectangulares, orientados en una misma dirección longitudinal y que tienen esencialmente la misma anchura, dichos paneles indicados por (Pa) que cubren la totalidad de la sección de la columna, dicho dispositivo que se aplica al menos a una porción de los paneles (Pa) del plato (P) , dicho dispositivo que comprende en una posición denominada P1 y en el flujo del fluido:

a) una pantalla o plato perforado denominado pantalla superior (6) que sirve para soportar el lecho de partículas (2) situado por encima del plato; b) un bafle de recogida (5) abierto en su centro; c) un deflector (9) situado entre el bafle de recogida (5) y el distribuidor (7) , posición denominada P1, d) un distribuidor (7) compuesto de una pantalla o de un plato perforado que permite redistribuir el flujo que sale del panel sobre la totalidad de la superficie del lecho de partículas situado debajo del panel, e) un disyuntor del chorro (8) situado por encima o por debajo del distribuidor (7) , y colocado en los bordes del panel (Pa) , la distancia entre el extremo del deflector (9) y el borde del plato (P) que está comprendida entre 5 y 200 mm, con el 20 espesor del deflector que está comprendido entre 0, 5 y 10 mm.

2. Dispositivo para distribuir un fluido que alimenta al menos un lecho granular de una columna multietapa que presenta una sucesión de platos, de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la distancia entre el extremo del deflector (9) y el borde del plato (P) está comprendida entre 10 y 50 mm, y el espesor del deflector está comprendido entre1y3mm.

3. Proceso de separación en lecho móvil simulado usando un dispositivo de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 o 2, en el que la alimentación a separar es cualquier mezcla de compuestos aromáticos que contiene de 7 a 9 átomos de carbono.

4. Proceso para la separación en lecho móvil simulado usando un dispositivo de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 o 2, en el que la alimentación a separar es una mezcla de parafinas normales e iso-parafinas.

5. Proceso para la separación en lecho móvil simulado usando un dispositivo de acuerdo con una cualquiera de las 35 reivindicaciones 1 o 2, en el que la alimentación a separar es una mezcla de olefinas normales e iso-olefinas.

6. Proceso para la separación en lecho móvil simulado usando un dispositivo de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 o 2, en el que el fluido principal que atraviesa dicho dispositivo tiene una densidad comprendida entre 600 y 950 kg/m³ y una viscosidad comprendida entre 0, 1 y 0, 6 mPa·s.