CONVERSION DE MEZCLAS DE GASES EXPLOSIVAS.

Un procedimiento para la conversión controlada de al menos dos gases que forman mezclas inflamables y/o explosivas entre sí,

en el que los gases son absorbidos bien por separado o conjuntamente en un vehículo líquido inerte con respecto a los gases;

el vehículo líquido con los gases absorbidos se alimenta a un desgasificador que comprende un recipiente (2) de desgasificación que comprende al menos una línea de alimentación para el vehículo líquido (1) cargado de gas y al menos una salida (3) de descarga de gas en su parte superior y uno o más desagües para el vehículo líquido por debajo de la línea de alimentación para el vehículo líquido y una tubería de desagüe (4) conectada a cada desagüe, y de modo el caudal de líquido en el recipiente (2) de desgasificación es menor que 0,2 m/s, la mezcla de gas se separa del vehículo líquido en el desgasificador y, después de salir del desgasificador y opcionalmente secar, se hace reaccionar en una zona de reacción;

caracterizado porque

las tuberías de desagüe (4) están diseñadas a modo de una tubería de ascensión cerrada hasta un nivel de altura entre la sección transversal de salida de la salida de descarga de gas del recipiente de desgasificación (2) y el nivel más bajo de la zona de reacción, y se produce una compensación de presión entre la salida (3) de descarga de gas y las tuberías de desagüe (4) en este intervalo de niveles

Conversión de mezclas de gases explosivas.

La presente invención se refiere a la conversión controlada de mezclas de gases inflamables y/o explosivas, en particular a un procedimiento para la conversión controlada de tales mezclas de gases, a dispositivos adecuados para este propósito y a usos especiales de tales dispositivos.

Cuando se llevan a cabo procesos químicos, con frecuencia surge el problema de mezclas de gases que se supone van a reaccionar de una forma controlada cuya conversión puede dar lugar a la explosión de la mezcla si están presentes ciertos parámetros críticos, tales como por ejemplo la composición, temperatura o geometría del espacio de reacción.

En procesos electroquímicos llevados a cabo en medios acuosos, por ejemplo, se produce frecuentemente hidrógeno y oxígeno elementales en los electrodos por descomposición del agua, lo cual tiene con frecuencia un impacto negativo sobre el curso de la reacción y por tanto tienen que ser eliminados. Cuando se hacen funcionar módulos de ionización de electrodos por ejemplo, el hidrógeno y oxígeno gas producidos constantemente en el cátodo y el ánodo, respectivamente, actuarán como aislantes entre los electrodos y, por ello, interferirán de forma eficaz con el proceso. Por esta razón, es necesario eliminar constantemente de la superficie del electrodo el gas formado sobre cada electrodo, lo que se realiza en general lavando los electrodos con un líquido inerte tal como agua. En la práctica, por razones ecológicas y de economía, el lavado de los electrodos no se produce típicamente por separado sino de forma secuencial con recirculación del líquido de lavado. Por consiguiente, después del lavado está presente en el líquido una mezcla de ambos gases dispersada, aproximadamente en relación estequiométrica, de modo que, durante la necesaria desgasificación del vehículo líquido antes de la recirculación del líquido de lavado a los electrodos se obtiene una mezcla de oxihidrógeno altamente explosiva.

Puesto que en la práctica, hasta ahora, se ha considerado frecuentemente muy peligroso hacer reaccionar directamente el gas oxihidrógeno con el fin de hacerlo inocuo, de acuerdo con el estado actual de la técnica, después de desgasificar el vehículo líquido, por ejemplo, se tiene que disponer una costosa ventilación o dilución de la mezcla de oxihidrógeno con grandes cantidades de gas inerte con el fin de evitar una acumulación crítica de la mezcla de oxihidrógeno en la corriente de gas de escape. Estos medios para una eliminación segura del gas aumentan de forma significativa tanto la complejidad de la instalación como los costes de operación de tales unidades.

No obstante, en otros procesos químicos también se producen problemas similares a los de los procesos electroquímicos, por ejemplo, en la ejecución a gran escala de reacciones de oxidación, tales como oxidaciones parciales, en las que se emplean con frecuencia como reaccionantes mezclas de gases explosivas.

Por tanto, el objeto de la presente invención es simplificar la conversión de mezclas de gases inflamables y/o explosivas, en particular proporcionar un procedimiento y un dispositivo que permitan una conversión segura de tales mezclas de gases de una forma sencilla y económica; así, por ejemplo, permite la eliminación exenta de riesgo de mezclas de gases combustibles y/o explosivas, que se obtienen cuando se llevan a cabo procesos químicos, con formación de compuestos químicos inocuos.

De acuerdo con la invención, este objeto se soluciona proporcionando un procedimiento para la conversión controlada de al menos dos gases que forman mezclas inflamables y/o explosivas entre sí, en el que los gases son absorbidos bien por separado o conjuntamente en un vehículo líquido inerte con respecto a los gases; el vehículo líquido con los gases absorbidos se alimenta a un desgasificador que comprende un recipiente (2) de desgasificación cerrado que comprende al menos una línea de alimentación para el vehículo líquido (1) cargado de gas y al menos una salida (3) de descarga de gas en su parte superior y uno o más desagües para el vehículo líquido por debajo de la línea o líneas de alimentación para el vehículo líquido y una tubería de desagüe (4) conectada a cada desagüe, y de modo que el caudal de líquido en el recipiente (2) de desgasificación es menor que 0,2 m/s, la mezcla de gas se separa del vehículo líquido en el desgasificador y, después de salir del desgasificador y opcionalmente secar, se hace reaccionar en una zona de reacción; caracterizado porque las tuberías de desagüe (4) están diseñadas a modo de una tubería de ascensión cerrada hasta un nivel de altura entre la sección transversal de salida de la salida de descarga de gas del recipiente de desgasificación (2) y el nivel más bajo de la zona de reacción, y se produce una compensación de presión entre la salida (3) de descarga de gas y las tuberías de desagüe (4) en este intervalo de niveles.

Otro aspecto de la presente invención es un dispositivo para la eliminación combinada de al menos dos gases, que forman mezclas inflamables y/o explosivas entre sí, de un vehículo líquido inerte con respecto a los gases y la reacción controlada de estos gases entre sí, comprendiendo dicho dispositivo un recipiente (2) de desgasificación cerrado que comprende al menos una línea de alimentación para el vehículo líquido (1) cargado de gas y, en su parte superior, al menos una salida (3) de descarga de gas conectada a una zona de reacción que comprende un dispositivo de ignición activo para la mezcla de gas y/o una zona (6) catalíticamente activa para convertir los gases separados del vehículo líquido, y uno o más desagües para el vehículo líquido por debajo de la línea de alimentación para el vehículo líquido y una tubería de desagüe (4) conectada a cada desagüe, caracterizado porque las tuberías de desagüe (4) están diseñadas a modo de una tubería de ascensión cerrada hasta un nivel de altura entre la sección transversal de salida de la salida de descarga de gas del recipiente de desgasificación (2) y el nivel más bajo de la zona de reacción, y se produce una compensación de presión entre la salida (3) de descarga de gas y las tuberías de desagüe (4) en este intervalo de niveles.

Como resultado de que las tuberías de desagüe (4) han sido diseñadas como una tubería de ascensión cerrada hasta un nivel de altura entre la sección transversal de salida de la salida de descarga de gas del recipiente de desgasificación (2) y el nivel más inferior de la zona de reacción, y se produce en esta posición una compensación de presión entre la salida (3) de descarga de gas y las tuberías de desagüe (4), de una forma sencilla y segura, se evita que se forme una bolsa de gas explosivo temporal o permanente en la región superior del recipiente de desgasificación (2) que, debido a su principio de operación, es una característica intrínseca de los desgasificadores convencionales. De forma inesperada, resulta evidente que cuando se eviten dichas bolsas de gas en el desgasificador no se producirán explosiones. Por ello, de acuerdo con la invención, se pueden evitar explosiones en la unidad incluso si se produjera un retroceso rápido de la llama del quemador frente a la zona de reacción debido a una brusca reducción del caudal del gas de escape.

La Figura I muestra una realización de los dispositivos de acuerdo con la presente invención.

La Figura II muestra otra realización de un dispositivo de acuerdo con la invención que tiene varias tuberías de escape que forman un reactor tubular ulterior.

De acuerdo con la presente invención, por ejemplo, una corriente de agua como vehículo líquido inerte que está cargada, por ejemplo, con una mezcla de hidrógeno y oxígeno de estequiometría inflamable y/o explosiva, entra a través de la línea de alimentación (1) al recipiente de desgasificación (2). En el mismo, la mezcla de oxihidrógeno se separa del líquido y asciende hacia arriba hasta la tubería de escape (3). En la tubería de escape, inicialmente, el líquido que entró por arrastre es eliminado en la región inferior, y a continuación de esta región, se lleva a cabo la conversión química deseada del gas. En esta realización, finalmente, la tubería de escape descarga la corriente de gas de escape tratada de este modo a la atmósfera. El líquido desgasificado fluye hacia abajo por el recipiente de desgasificación (2) y se le hace pasar a través de una tubería de ascensión, que aquí está diseñada a modo de sifón, como tubería de desagüe (4). Esta tubería está en contacto con el medio...

1. Un procedimiento para la conversión controlada de al menos dos gases que forman mezclas inflamables y/o explosivas entre sí, en el que los gases son absorbidos bien por separado o conjuntamente en un vehículo líquido inerte con respecto a los gases;

el vehículo líquido con los gases absorbidos se alimenta a un desgasificador que comprende un recipiente (2) de desgasificación que comprende al menos una línea de alimentación para el vehículo líquido (1) cargado de gas y al menos una salida (3) de descarga de gas en su parte superior y uno o más desagües para el vehículo líquido por debajo de la línea de alimentación para el vehículo líquido y una tubería de desagüe (4) conectada a cada desagüe, y de modo el caudal de líquido en el recipiente (2) de desgasificación es menor que 0,2 m/s, la mezcla de gas se separa del vehículo líquido en el desgasificador y, después de salir del desgasificador y opcionalmente secar, se hace reaccionar en una zona de reacción;

caracterizado porque

las tuberías de desagüe (4) están diseñadas a modo de una tubería de ascensión cerrada hasta un nivel de altura entre la sección transversal de salida de la salida de descarga de gas del recipiente de desgasificación (2) y el nivel más bajo de la zona de reacción, y se produce una compensación de presión entre la salida (3) de descarga de gas y las tuberías de desagüe (4) en este intervalo de niveles.

2. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque el vehículo líquido esencialmente exento de gas se hace pasar a través de tuberías de ascensión con forma de sifón como desagües (4), cuyo punto de descarga (5) a la atmósfera está al nivel de la parte superior del recipiente (2) de desgasificación o por enci-ma.

3. El procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado porque la mezcla de gas separada se quema de una forma controlada, opcionalmente con soporte catalítico.

4. El procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque la mezcla de gas separada se hace pasar a través de una zona (6) catalíticamente activa y se hace reaccionar catalíticamente en la misma.

5. El procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque la mezcla de gas separada se somete a separación de gotitas para su secado, siguiendo inmediatamente la salida de la mezcla de gas del recipiente de desgasificación.

6. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 5, caracterizado porque para la separación de gotitas, se usa la parte de la salida de descarga del gas inmediatamente siguiente a la salida de la salida (3) de descarga de gas del recipiente (2) de desgasificación, la cual está vacía o preferiblemente llena con un relleno sólido adecuado para la separación de gotitas.

7. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 6, caracterizado porque el relleno sólido consiste en un relleno de partículas al azar realizadas en material inorgánico que tiene un diámetro de partículas de 0,1 mm a 10 mm, un relleno ordenado de estructuras en cruz u onduladas realizadas en acero inoxidable, o un relleno de malla metálica de acero inoxidable que tiene un diámetro de alambre de 0,5 mm a 1 mm.

8. El procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 4 a 7, caracterizado porque el caudal de líquido en el recipiente (2) de desgasificación es menor que 0,1 m/s, preferentemente igual o inferior a 0,05 m/s.

9. El procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque la pérdida de presión inducida por el flujo entre la entrada de alimentación en el recipiente (2) de desgasificación y el punto de descarga del lado del gas o del lado del líquido es menor que 10 mbar, preferentemente menor que 1 mbar.

10. El procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque el tiempo de permanencia de la corriente de gas en la zona (6) catalíticamente activa varía de 0,01 a 10 segundos, preferentemente de 0,1 a 1 segundo.

11. El procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizado porque los al menos dos gases son hidrógeno y oxígeno, que están presentes en una relación estequiométrica inflamable y/o explosiva.

12. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 11, caracterizado porque en la zona (6) catalíticamente activa, se usa un catalizador tal como Pt, Pd, Rh, Ag o Cu con el fin de hacer reaccionar la mezcla de hidrógeno y oxígeno.

13. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 12, caracterizado porque como zona (6) catalíticamente activa, en la salida de descarga de gas se usan tuberías de acero inoxidable que están revestidas en su interior con un catalizador tal como Pt, Pd, Rh, Ag o Cu.

14. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 12, caracterizado porque como zona (6) catalíticamente activa, en la salida de descarga de gas se usa un relleno de material de relleno, que contiene un catalizador tal como Pt, Pd, Rh, Ag o Cu.

15. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 14, caracterizado porque el relleno consiste en un relleno al azar de material de relleno revestido con Pt, Pd, Rh, Ag o Cu, en particular esferas, cilindros sólidos o huecos que tienen un diámetro de 0,1 a 10 mm; o películas realizadas en acero inoxidable revestidas con Pt, Pd, Rh, Ag o Cu.

16. El procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 15, caracterizado porque el vehículo líquido esencialmente exento de gas se devuelve o recicla para absorción de más gas.

17. Un dispositivo para la eliminación combinada de al menos dos gases, que forman mezclas inflamables y/o explosivas entre sí, de un vehículo líquido inerte con respecto a los gases, y la reacción controlada de estos gases entre sí que comprende:

un recipiente (2) de desgasificación cerrado que comprende al menos una línea de alimentación para el vehículo líquido (1) cargado de gas y, en su parte superior, al menos una salida (3) de descarga de gas conectada a una zona de reacción que comprende un dispositivo de ignición para la mezcla de gas y/o una zona (6) catalíticamente activa para convertir los gases separados del vehículo líquido y, uno o más desagües para el vehículo líquido por debajo de la línea de alimentación para el vehículo líquido y una tubería de desagüe (4) conectada a cada desagüe,

caracterizado porque

las tuberías de desagüe (4) están diseñadas a modo de una tubería de ascensión cerrada hasta un nivel de altura entre la sección transversal de salida de la salida de descarga de gas del recipiente de desgasificación (2) y el nivel más bajo de la zona de reacción, y se produce una compensación de presión entre la salida (3) de descarga de gas y las tuberías de desagüe (4) en este intervalo de niveles.

18. El dispositivo de acuerdo con la reivindicación 17, caracterizado porque dispone de tuberías de ascensión con forma de sifón como desagües (4) cuyo punto de descarga (5) a la atmósfera está al nivel de la parte superior del recipiente (2) de desgasificación o por encima.

19. El dispositivo de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 17 ó 18, caracterizado porque el recipiente (2) de desgasificación y el desagüe para el vehículo líquido esencialmente exento de gas tienen una disposición concéntrica.

20. El dispositivo de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 17 a 19, caracterizado porque la salida de descarga de gas consiste en una o más tuberías (3) de escape, comprendiendo cada una una zona (6) catalíticamente activa y antes de ésta, inmediatamente después del desgasificador, una zona catalíticamente inerte.

21. El dispositivo de acuerdo con la reivindicación 20, caracterizado porque la zona catalíticamente inerte en las tuberías de escape contiene un relleno sólido permeable al gas que actúa como separador de gotitas para la mezcla de gas separada, preferentemente un relleno de acuerdo con la reivindicación 7.

22. El dispositivo de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 17 a 21, caracterizado porque la zona (6) catalíticamente activa contiene un catalizador de Pt, Pd, Rh, Ag o Cu.

23. El dispositivo de acuerdo con la reivindicación 22, caracterizado porque el catalizador consiste en un relleno al azar de material de relleno revestido con catalizador, en particular esferas, cilindros sólidos o huecos que tienen un diámetro de 0,1 a 10 mm, o una película realizada en acero inoxidable revestida con catalizador.

24. El dispositivo de acuerdo con la reivindicación 23, caracterizado porque la zona (6) catalíticamente activa de una tubería de escape consiste en una tubería de acero inoxidable, cuya superficie interna está revestida con Pt, Pd, Rh, Ag o Cu.

25. El dispositivo de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 17 a 24, caracterizado porque comprende un dispositivo (7) para mantener automáticamente la temperatura en la región de la zona (6) catalíticamente activa (6).

26. El dispositivo de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 17 a 25, caracterizado porque el recipiente (2) de desgasificación comprende elementos internos y/o un relleno que tiene una elevada superficie específica.

27. El uso de un dispositivo de acuerdo con las reivindicaciones 17 a 26 para desgasificar el concentrado de módulos de ionización de electrodos.

28. El uso de un dispositivo de acuerdo con las reivindicaciones 17 a 26 para la mezcla y posterior conversión de mezclas de gases inflamables y/o explosivas.

29. El uso de acuerdo con la reivindicación 28 como generador de vapor, en particular, como generador de vapor para vapor superlimpio.