DISPOSITIVO PARA CARGAR UN RECINTO CON PARTICULAS SOLIDAS Y PROCEDIMIENTO UTILIZANDO ESTE DISPOSITIVO.

Dispositivo para introducir partículas sólidas en un recinto, en particular en un reactor químico, que comprende una manguera flexible (1), preferentemente cilíndrica, por la que circulan dichas partículas de arriba abajo, y que comprende además, en el interior de la manguera, al menos una rampa (2) fijada a un eje central (3) y que tiene una anchura tal que la distancia entre el borde exterior (4) de la rampa (2) y la manguera (1) es inferior a la dimensión de las partículas sólidas que se van a introducir,

caracterizado porque dicha al menos una rampa (2) es una rampa helicoidal fijada al eje central (3) y arrollada alrededor del mismo y porque la manguera (1) y la rampa (2) comprenden sendos mecanismos de suspensión (10, 18;

19) a la parte superior del recinto, siendo el mecanismo de suspensión (19) de la rampa (2) independiente de aquél (10, 18) de la manguera (1)

Dispositivo para cargar un recinto con partículas sólidas y procedimiento utilizando este dispositivo.

La presente invención se refiere a un dispositivo y un procedimiento para la carga de un recinto, en particular un recinto de grandes dimensiones cuya altura puede alcanzar varias decenas de metros, con partículas sólidas cuya integridad física se debe conservar.

El dispositivo y el procedimiento según la invención encuentran especial aplicación en la carga de reactores de lecho fijo, de tipo químico o electroquímico, de petróleo o petroquímico, con partículas sólidas que pueden tomar la forma de bolas, de granos, de cilindros, de pastillas, de barritas o cualquier otra forma, pero que tienen dimensiones relativamente pequeñas. Las partículas sólidas son especialmente partículas sólidas bastante frágiles, soportando mal una caída libre desde una altura de varios metros.

La invención se describirá a continuación en relación con bolas inertes, generalmente de material cerámico, introducidas en reactores químicos de lecho catalítico fijo. Sin embargo, el solicitante no pretende limitarse a esta aplicación particular, ya que el dispositivo y el procedimiento pueden servir para la introducción en un recinto de cualquier otro tipo de material en partículas.

Es sabido que numerosos reactores químicos de grandes dimensiones, por ejemplo de una altura de 5 a 30 metros y de un diámetro de aproximadamente 3 a 6 metros, incorporan en el fondo de su capacidad, por debajo del lecho de catalizador, una capa de bolas inertes, por ejemplo con fuerte concentración de alúmina, de mayores dimensiones que las de los granos de catalizador, al objeto de evitar que estos sean evacuados accidentalmente por el colector de fondo del reactor.

Estas bolas tienen un diámetro generalmente inferior a 5 cm y forman en la base del reactor - o en cualquier otro sitio del mismo, por ejemplo sobre la plataforma de soporte de lecho, para el caso de un reactor de doble lecho catalítico - un lecho cuyo espesor puede alcanzar más de dos metros.

Al introducir estas bolas, es esencial que se depositen intactas en el fondo del reactor o sobre la plataforma de soporte de lecho, ya que, si se quiebran en fragmentos pequeños, conllevan el riesgo de obturar el colector a la salida del reactor o la plataforma de soporte, provocando así una diferencia de presión entre la entrada y la salida del mismo, perjudicial en extremo para el rendimiento del reactor y, por tanto, al final para la entidad propietaria.

Se conocen varios procedimientos de carga de reactores con este tipo de bolas relativamente frágiles.

La carga mediante bolsas o cubos llenos de bolas, introducidos individualmente en el reactor y a continuación vaciados por un operador en el fondo del mismo, constituye una técnica muy segura, aunque demasiado lenta para ser practicable normalmente.

Otra técnica consiste en cargar las bolas sirviéndose de una manguera flexible, de un diámetro de 10 a 20 cm, funcionando a plena carga, es decir, llena de bolas de un extremo al otro. El operador distribuye las bolas en el fondo del reactor ajustando manualmente el diámetro de abertura del extremo inferior de la manguera, al tiempo que la desplaza por el reactor. Este procedimiento, que no permite garantizar un porcentaje de éxito de la carga cercano al 100% de bolas intactas, también presenta un riesgo de serio accidente para el operador. Efectivamente, en caso de manipulación inadecuada del sistema de apertura, o en el caso de desgarro o de desenganche de la manguera flexible que soporta una carga considerable, ésta puede caer o vaciarse total y bruscamente, lo cual no sólo conlleva la rotura de las bolas, sino que presenta un riesgo considerable para la seguridad del operador.

El documento US 6.467.513 B1 describe un dispositivo para introducir granos de catalizador en los tubos verticales de un reactor, siendo el dispositivo conforme al preámbulo de la reivindicación 1.

El solicitante ha propuesto recientemente, en su solicitud de patente FR 2 829 107, una manguera semirrígida sinuosa o helicoidal por la cual las bolas descienden rodando por la cara interior de la manguera, pudiendo regularse, a través de la inclinación de la pendiente, la velocidad de bajada y, de esta forma, la energía cinética al final de la carrera. El dispositivo que en esta solicitud se describe es plenamente satisfactorio tanto desde el punto de vista de la velocidad de carga como de la calidad de llenado, pero tiene el inconveniente de presentar varios problemas por el volumen que ocupa. En efecto, la forma sinuosa o helicoidal del dispositivo y la relativa rigidez del material de la manguera dificultan tanto su transporte como su instalación y desmontaje a través del registro del reactor.

El solicitante se ha marcado el objetivo de proponer un dispositivo de carga de un reactor con partículas sólidas que presente las ventajas pero sin los inconvenientes del dispositivo descrito en el documento FR 2 829 107, o en otras palabras, un dispositivo que permite introducir en el fondo de un recinto, con un caudal elevado, partículas relativamente frágiles sin romperlas, y que presenta una escasa ocupación de espacio, equivalente al de una manguera recta tal como se ha descrito anteriormente.

Por consiguiente, la presente invención tiene por objeto un dispositivo para introducir partículas sólidas en un recinto, en particular en un reactor químico, según la reivindicación 1.

La invención tiene asimismo por objeto un procedimiento de carga de un recinto, en particular de un reactor de gran tamaño, con partículas sólidas, según la reivindicación 14.

Cada una de las rampas helicoidales del dispositivo de la invención recibe las partículas sólidas introducidas por el extremo superior de la manguera, deteniendo o impidiendo la caída libre de las mismas por la manguera haciendo que resbalen o rueden, bajo el efecto de la gravedad, a una velocidad que depende esencialmente de la pendiente de dicha rampa. Este dispositivo permite así limitar de forma controlada la energía cinética impartida a las partículas durante su bajada por la manguera, modificando algunos de sus parámetros, tales como la pendiente de la o las rampas helicoidales y/o el número, la longitud y/o el espaciamiento de las zonas de la manguera que contienen semejante rampa helicoidal, como también el paso de la o las rampas helicoidales, pudiendo ser modificados estos parámetros individualmente o conjuntamente.

El espacio que ocupa el dispositivo según la invención viene determinado por las dimensiones exteriores de la manguera flexible que envuelve la rampa helicoidal y, por consiguiente, es idéntico al de una manguera flexible convencional e inferior al de una manguera sinuosa o helicoidal tal como está descrita en el documento FR 2 829 107.

La seguridad de funcionamiento de un dispositivo según la invención se ve considerablemente aumentada respecto a una manguera flexible convencional, ya que generalmente éste no funciona a plena carga, lo que reduce considerablemente el peso de bolas o de partículas presentes en la manguera en un momento dado. Por otro lado, el peso de las bolas o partículas que se van a cargar no lo soporta únicamente la manguera flexible, como en el caso de la manguera recta flexible convencional, sino principalmente la rampa helicoidal que va fijada en la parte superior del reactor mediante un mecanismo de suspensión independiente del de la manguera. Con ello, los riesgos de desgarro o de desenganche de la manguera flexible se ven considerablemente reducidos.

El eje central que sostiene la rampa helicoidal puede ser de un material rígido, por ejemplo un material metálico o una resina termoplástica o termoendurecida, o de un material relativamente flexible, por ejemplo una resina plastificada o un elastómero, como también un material compuesto tal como una goma o una resina, reforzados con fibras o materiales textiles. Este eje central puede tener, por ejemplo, la forma de un tubo o de una varilla maciza.

Los extremos del eje central, o al menos de un elemento de eje que soporta la rampa helicoidal, también pueden ir montados sobre pivotes con el fin de permitir que dichos ejes giren libremente bajo el peso de las bolas que se están cargando, permitiendo así acelerar dicha carga. Se puede contemplar asimismo una automatización de la rotación con el concurso de un motor, por ejemplo neumático.

En una forma de realización preferida del dispositivo de la invención, el eje central está formado por una pluralidad de elementos...

1. Dispositivo para introducir partículas sólidas en un recinto, en particular en un reactor químico, que comprende una manguera flexible (1), preferentemente cilíndrica, por la que circulan dichas partículas de arriba abajo, y que comprende además, en el interior de la manguera, al menos una rampa (2) fijada a un eje central (3) y que tiene una anchura tal que la distancia entre el borde exterior (4) de la rampa (2) y la manguera (1) es inferior a la dimensión de las partículas sólidas que se van a introducir,

caracterizado porque dicha al menos una rampa (2) es una rampa helicoidal fijada al eje central (3) y arrollada alrededor del mismo y porque la manguera (1) y la rampa (2) comprenden sendos mecanismos de suspensión (10, 18; 19) a la parte superior del recinto, siendo el mecanismo de suspensión (19) de la rampa (2) independiente de aquél (10, 18) de la manguera (1).

2. Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que el eje central (3) es una varilla o un tubo flexible o rígido.

3. Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que el eje central (3) está formado por una pluralidad de elementos de eje (6), flexibles o rígidos, articulados unos con respecto a los otros.

4. Dispositivo según la reivindicación 3, caracterizado por el hecho de que la longitud de los elementos de eje (6) está comprendida entre 5 centímetros y 5 metros, preferentemente entre 0,5 y 2 metros.

5. Dispositivo según la reivindicación 3 ó 4, caracterizado por el hecho de que los elementos de eje (6) están articulados los unos con los otros por medio de elementos intermedios (5), preferiblemente elementos intermedios flexibles, que no constituyen obstáculo para la caída libre de las partículas sólidas, en el interior de la manguera flexible, entre dos rampas helicoidales (2).

6. Dispositivo según la reivindicación 5, caracterizado por el hecho de que los elementos intermedios (5) son eslingas, cuerdas, cables, cadenas o tubos flexibles.

7. Dispositivo según la reivindicación 5 ó 6, caracterizado por el hecho de que la longitud de los elementos intermedios (5) está comprendida entre 5 centímetros y 5 metros, preferentemente entre 0,5 y 2 metros.

8. Dispositivo según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por el hecho de que la rampa helicoidal (2) tiene una estructura en cepillo, siendo suficientes el número y la rigidez de las cerdas que conforman el cepillo para soportar el peso de las partículas que se van a introducir cuando el caudal de carga es máximo.

9. Dispositivo según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por el hecho de que el paso de hélice de la rampa helicoidal (2) está comprendido entre 5 y 100 cm, preferentemente entre 15 y 80 cm.

10. Dispositivo según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por el hecho de que la manguera flexible (1) es de un material textil tejido o de punto, o de material plástico, eventualmente reforzado con fibras o con un material textil.

11. Dispositivo según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por el hecho de que la manguera flexible (1) comprende, sobre una parte o en toda su longitud, dos pliegues rectos (7a, 7b), diametralmente opuestos entre sí, cerrados por su base mediante una línea de costura (8) y definiendo cada cual una banda (9a, 9b) que se extiende radialmente hacia el exterior de la manguera.

12. Dispositivo según la reivindicación 11, caracterizado por el hecho de que la banda (9a, 9b) lleva o incorpora medios de fijación (10) de la manguera.

13. Dispositivo según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por el hecho de que el diámetro interno de la manguera (1) está comprendido entre 50 mm y 400 mm, preferentemente entre 100 mm y 200 mm.

14. Procedimiento de carga de un recinto, en particular de un reactor, con partículas sólidas, que comprende la fijación de un dispositivo de carga, según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, por su extremo superior a la altura de una abertura (14) en la parte superior del recinto, fijándose la rampa helicoidal (2) en la parte superior del recinto mediante el mecanismo de suspensión (19) independiente del de la manguera (1), y la introducción de las partículas sólidas por el extremo superior de dicho dispositivo.

15. Procedimiento de carga de un recinto según la reivindicación 14, caracterizado por el hecho de que comprende además la distribución, por un operador, de las partículas que salen por el extremo inferior de dicho dispositivo de carga por toda la superficie del fondo del recinto o del frente de carga.

16. Procedimiento de carga de un recinto según la reivindicación 14, caracterizado por el hecho de que el recinto que se va a llenar es un reactor multitubular constituido por una pluralidad de tubos verticales.