Dispositivo (1) para la carga de partículas (4) sólidas en un recinto (8),

concretamente un reactor químico (8), que comprende una manga (20) en la que las partículas (4) sólidas pueden circular, generalmente de arriba hacia abajo, comprendiendo dicha manga (20) al menos una conducción 5 (2) de eje sensiblemente vertical (X'X), realizada preferiblemente de un material rígido,

estando dicho dispositivo caracterizado porque

la conducción (2) contiene al menos un medio (3) adecuado para permitir el control de la velocidad de caída de las partículas (4) en dicha conducción (2), siendo ese medio un elemento (3) móvil adecuado para garantizar el transporte de las partículas (4) sólidas, y

la manga (20) comprende varios elementos (20a, 20b, 20c) unitarios idénticos que encajan sucesivamente unos en otros,

y porque una segunda conducción (10) está dispuesta según un eje sensiblemente paralelo al eje (X'X) de la conducción (2) destinada a la introducción de las partículas (4) sólidas, siendo adecuada la segunda conducción (10) para mantenerse en depresión para permitir la aspiración (A) de polvos y eventualmente de fragmentos eventuales presentes en el recinto (8).

Dispositivo y procedimiento para la carga de partículas sólidas en un recinto La presente invención se refiere a un dispositivo para la carga de partículas sólidas en un recinto, concretamente en un recinto de gran tamaño cuya altura puede alcanzar varias decenas de metros. También se refiere a un procedimiento de carga de un recinto de este tipo, que comprende el uso de dicho dispositivo de carga, con partículas sólidas cuya integridad física es necesario conservar.

El dispositivo y el procedimiento según la invención se aplican más particularmente a la carga de reactores de lecho de catalizador fijo, de tipo químico o electroquímico, petrolero o petroquímico, con partículas sólidas en estado dividido que pueden presentarse en forma de bolas, de granos, de cilindros, de pastillas, de varillas o en cualquier otra forma, pero que son de dimensiones relativamente pequeñas. Las partículas sólidas son más específicamente bolas químicamente inertes utilizadas en los reactores químicos, tamices moleculares, o granos de catalizadores que son útiles en reacciones de transformaciones de productos químicos o de hidrocarburo tales como el reformado, el craqueo, la desulfuración de hidrocarburos o más generalmente los hidrotratamientos. Tales partículas se presentan con la mayor frecuencia en forma de bolas, de productos extruidos o de elementos multilobulares cuyas dimensiones varían según los casos, de varias decenas de milímetros a varios centímetros.

La invención se describirá a continuación para la carga de bolas inertes, generalmente constituidas de alúmina, material cerámico o cualquier material que proporcione una fuerte resistencia a la temperatura y a la fractura, cargadas en los reactores químicos de lecho catalítico fijo. El solicitante no pretende, no obstante, limitarse a esta aplicación particular ya que el dispositivo y el procedimiento según la invención pueden ser útiles para la introducción de granos de catalizadores en un reactor o cualquier otro tipo de partículas sólidas en cualquier tipo de recinto, por ejemplo silos de almacenamiento, bodegas de buques u otros.

Se sabe que numerosos reactores químicos, incluidos los de dimensiones muy grandes, por ejemplo de una altura de 5 a 50 metros o más, y de un diámetro de aproximadamente 1 a 10 metros o más, comprenden en el fondo de su capacidad, por debajo del lecho de catalizador, una capa de bolas inertes, por ejemplo de alta concentración en alúmina, de dimensiones superiores a las de los granos de catalizador, con el fin de evitar que estos últimos se evacuen accidentalmente por el flujo líquido a través del 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 lugar del mismo, por ejemplo sobre la plataforma de soporte de lecho en el caso de un reactor de doble lecho catalítico) , un lecho cuyo grosor puede alcanzar más de dos metros.

Durante la carga de estas bolas es esencial que éstas se depositen intactas en el fondo del reactor o sobre la plataforma de soporte de lecho, ya que si se fracturan en pequeños fragmentos, corren 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 reactor, extremadamente perjudicial para el rendimiento del reactor y por tanto a fin de cuentas para la producción puesta en práctica por el explotador.

Por tanto, es necesario garantizar la carga de bolas inertes en el fondo del reactor, sin fractura, ni atrición, es decir sin choque entre bolas o contra las paredes del reactor, dicho de otra manera sin energía debida, por ejemplo, a una velocidad de caída excesiva en el interior del reactor.

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

La carga mediante sacos o cubos llenos de bolas, introducidos individualmente en el reactor, después vaciados por un operario en el fondo del mismo, constituye una técnica muy segura pero bastante lenta para poder explotarla normalmente, concretamente en reactores que presentan una altura importante.

Otra técnica consiste en cargar las bolas con la ayuda de una manga flexible, de un diámetro de 100 a 200 milímetros, que funciona a plena carga, es decir llena de bolas de un extremo al otro. El operario distribuye las bolas en el fondo del reactor regulando manualmente el diámetro de apertura del extremo inferior de la manga a la vez que lo desplaza en el reactor. Este método, que no permite garantizar una tasa de éxito de la carga próxima al 100% de las bolas intactas, presenta un riesgo de accidente importante para el operario. En efecto, la manga flexible soporta un peso importante, y el peso de la manga flexible en la carga está directamente relacionado con su longitud, es decir con la altura del reactor que va a cargarse. En caso de manipulación inadecuada del sistema de apertura o en caso de desgarro o de desenganche, la manga flexible puede caerse o vaciarse totalmente y de manera brusca, lo que conlleva no sólo la rotura de las bolas sino que presenta un riesgo considerable para la seguridad del operario.

El solicitante ha propuesto en su solicitud de patente FR-A1-2 829 107, una manga semirrígida sinuosa o helicoidal en el que las bolas descienden rodando sobre la cara interior de la manga, pudiendo regularse la velocidad de descenso (y por tanto la energía cinética al final del recorrido) mediante la inclinación de la pendiente de la manga. El dispositivo descrito en esta solicitud es, efectivamente, 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 de espacio ocupado. En efecto, la forma sinuosa o helicoidal del dispositivo y la relativa rigidez del material que constituye la manga dificultan su transporte así como su instalación y su desmontaje a través de los orificios de paso hacia el reactor, también denominados en la profesión "bocas de hombre" del reactor.

En la solicitud de patente FR 2 874 212, el solicitante también ha propuesto una manga recta flexible y cilíndrica en el interior del cual una rampa helicoidal, fijada a un eje central y enrollada alrededor de este eje, permite limitar la velocidad de descenso de las bolas por dicha rampa. Si los resultados obtenidos durante la carga de bolas inertes o de granos de catalizador con este tipo de dispositivo son de forma neta un progreso con relación a los obtenidos con los dispositivos y procedimientos de la técnica anterior, esto no quita que para los reactores muy altos, por ejemplo para alturas superiores a treinta metros, existan riesgos latentes que pueden deberse, por ejemplo, a desgarros de la manga cuando está en carga, es decir llena de partículas sólidas por toda su longitud, que pueden transformarse en un peligro potencial para los operarios que se mueven en el fondo de reactor.

También se conoce a partir del documento US 5 697 408 un dispositivo para la carga de partículas en una caja de cartón.

Un dispositivo para la carga de partículas sólidas según el preámbulo de la reivindicación 1 se describe en el documento US 5 697 408.

El solicitante se ha fijado como objetivo proponer un dispositivo de carga de un reactor con partículas sólidas que presenta las ventajas pero no los inconvenientes de los dispositivos y procedimientos descritos en la técnica, dicho de otra manera un dispositivo que permite cargar en el fondo de un recinto, con un caudal elevado y con toda seguridad para los operarios, partículas sólidas en estado dividido relativamente frágiles sin romperlas, ni generar cantidades importantes de polvos o de finos de partículas.

El objetivo de la presente invención es por tanto realizar un dispositivo de introducción de partículas sólidas en un recinto, que puede introducirse fácilmente en este recinto, y que sólo provoca una atrición muy limitada de las partículas sólidas cuando éstas se encaminan a dicho recinto.

Otro objetivo de la presente invención es proponer un procedimiento de carga de un recinto, que comprende el uso del dispositivo según la invención.

A este respecto, la invención se refiere a un dispositivo para la carga de partículas sólidas en un recinto según la reivindicación 1.

Según la invención, el medio que permite el control de la velocidad de caída de las partículas es un elemento móvil adecuado para garantizar el transporte... [Seguir leyendo]

1. Dispositivo (1) para la carga de partículas (4) sólidas en un recinto (8) , concretamente un reactor químico (8) , que comprende una manga (20) en la que las partículas (4) sólidas pueden circular, generalmente de arriba hacia abajo, comprendiendo dicha manga (20) al menos una conducción (2) de eje sensiblemente vertical (X'X) , realizada preferiblemente de un material rígido, estando dicho dispositivo caracterizado porque la conducción (2) contiene al menos un medio (3) adecuado para permitir el control de la velocidad de caída de las partículas (4) en dicha conducción (2) , siendo ese medio un elemento (3) móvil adecuado para garantizar el transporte de las partículas (4) sólidas, y la manga (20) comprende varios elementos (20a, 20b, 20c) unitarios idénticos que encajan sucesivamente unos en otros, y porque una segunda conducción (10) está dispuesta según un eje sensiblemente paralelo al eje (X'X) de la conducción (2) destinada a la introducción de las partículas (4) sólidas, siendo adecuada la segunda conducción (10) para mantenerse en depresión para permitir la aspiración (A) de polvos y eventualmente de fragmentos eventuales presentes en el recinto (8) .

2. Dispositivo (1) según la reivindicación 1, caracterizado porque al menos un elemento (5) de estanqueidad está dispuesto entre un borde exterior, generalmente superior, del medio (3) adecuado para permitir el control de la velocidad de caída y la superficie interna de la conducción (2) , concretamente el elemento (5) de estanqueidad está constituido por un material flexible, preferiblemente por una sucesión de pelos flexibles, generalmente de sensiblemente la misma longitud, o por una junta hueca, preferiblemente de material flexible.

3. Dispositivo (1) según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque el elemento (3) móvil es de tipo cono con la punta orientada hacia abajo, de tipo esfera, o de tipo cilindro, preferiblemente vaciado en forma de "I".

4. Dispositivo (1) según la reivindicación 3, caracterizado porque el elemento (3) móvil tiene una altura comprendida entre una y cinco veces el diámetro interno de la conducción (2) y preferiblemente entre una y dos veces el diámetro interno de la conducción (2) .

5. Dispositivo según la reivindicación 3 ó 4, caracterizado porque el desplazamiento del elemento (3) móvil se obtiene por medio de al menos un cable (7) que une una parte (9) superior del elemento (3) móvil a un medio motor.

6. Dispositivo (1) según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque al menos un medio de alimentación, preferiblemente el conjunto de los medios de alimentación, necesario (s) para diferentes puestas en práctica en el recinto, está dispuesto en la segunda conducción.

7. Dispositivo (1) según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque una tercera conducción (11) está dispuesta según un eje sensiblemente paralelo al eje (X'X) de la conducción (2) destinada a la introducción de las partículas (4) sólidas, concretamente la tercera conducción (11) está abierta sensiblemente por toda su longitud.

8. Dispositivo (1) según la reivindicación 7, caracterizado porque la segunda conducción (10) está destinada a mantenerse en depresión para permitir la aspiración de polvos y eventualmente de fragmentos eventuales, presentes en el recinto (8) , y porque al menos un medio de alimentación, preferiblemente el conjunto de los medios de alimentación, necesario (s) para diferentes puestas en práctica en el recinto (8) , está dispuesto en la tercera conducción (11) .

9. Dispositivo (1) según la reivindicación 6 u 8, caracterizado porque el medio de alimentación es una tubería de alimentación de fluido líquido o gaseoso o un cable eléctrico.

10. Dispositivo (1) según una cualquiera de las reivindicaciones 6 a 9, caracterizado porque la sección de cada una de las conducciones segunda y tercera, si están presentes estas conducciones, está comprendida, independientemente entre sí, entre 5 y 1000 centímetros cuadrados, y preferiblemente entre 20 y 1000 centímetros cuadrados.

11. Dispositivo (1) según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la sección de la conducción (2) destinada a la introducción de las partículas (4) sólidas en el recinto (8) está comprendida entre 20 y 2000 centímetros cuadrados, y preferiblemente entre 100 y 1000 centímetros cuadrados.

12. Dispositivo según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, caracterizado porque la longitud de un elemento unitario (20a, 20b, 20c...) está comprendida entre 1, 00 y 6, 00 metros, preferiblemente entre 1, 00 y 2, 00 metros.

13. Dispositivo según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, caracterizado porque los elementos unitarios (20a, 20b, 20c...) se fijan unos a otros mediante al menos un medio de fijación dispuesto generalmente en el exterior de los elementos unitarios, por ejemplo mediante vástagos roscados dotados de tuercas en sus extremos y dispuestos en el exterior de los elementos unitarios.

14. Dispositivo según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13, caracterizado porque, en cada elemento unitario (20a, 20b, 20c...) , se fijan al menos dos bridas (28, 29) de fijación, de manera preferible diametralmente opuestas, destinadas cada una al enganche y/o al guiado de al menos una cadena de fijación necesaria para el mantenimiento de la manga (20) en el interior del recinto (8) .

15. Dispositivo (1) según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14, caracterizado porque la manga (20) está realizada de material rígido, tal como aluminio, acero, inoxidable o no, o cualquier material compuesto que ofrezca una resistencia importante a los choques y a la deformación.

16. Procedimiento de carga de un recinto (8) , concretamente de un reactor químico (8) , con partículas sólidas (4) , que comprende el uso del dispositivo (1) de carga según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 15.

17. Procedimiento de carga de un recinto (8) según la reivindicación 16, en el que el dispositivo (1) de carga se fija por su parte superior, generalmente al nivel de una abertura (8b) presente en la parte superior (8a) del recinto (8) .

18. Procedimiento de carga de un recinto (8) , según una de las reivindicaciones 16 ó 17, caracterizado porque el dispositivo (1) se fija en su parte inferior mediante al menos una cadena de fijación, generalmente unida a al menos un medio de levantamiento dispuesto preferiblemente al nivel más elevado del recinto que va a cargarse, concretamente el dispositivo (1) se levanta periódicamente para liberar espacio que debe cargarse en el recinto (8) .

19. Procedimiento de carga de un recinto (8) según una cualquiera de las reivindicaciones 16 a 18, caracterizado porque el medio (3) adecuado para permitir el control de la velocidad de caída de las partículas (4) en dicha conducción (2) se sitúa al inicio de la carga en la posición alta (H) en la manga (20) antes de la introducción de las partículas (4) sólidas por el extremo (20d) superior de dicha manga (20) .

20. Procedimiento de carga de un recinto (8) según una cualquiera de las reivindicaciones 16 a 19, caracterizado porque el medio (3) adecuado para permitir el control de la velocidad de caída de las partículas (4) en dicha conducción (2) se hace descender a su posición de reposo (R) situada (26) cerca del extremo (20e) inferior de la manga (20) .

21. Procedimiento de carga de un recinto (8) según una cualquiera de las reivindicaciones 16 a 20, caracterizado porque las partículas (4) sólidas se vierten en el recinto (8) por medio de un tubo (15) unido a la manga (20) mediante una unión (14) situada por encima de la parte (9) superior del medio (3) adecuado para permitir el control de la velocidad de caída de las partículas (4) en dicha conducción (2) cuando este medio (3) está en la posición alta (H) en la manga (20) .

22. Procedimiento de carga de un recinto (8) según una cualquiera de las reivindicaciones 16 a 21, caracterizado porque comprende, además, la distribución, por ejemplo por un operario, de las partículas (4) sólidas que salen por un tubo (21) unido a la parte (20e) inferior de la manga (20) , por toda la superficie del fondo (8e) del recinto (8) o de un frente de carga.

23. Procedimiento de carga de un recinto (8) según una cualquiera de las reivindicaciones 16 a 21, caracterizado porque comprende, además, la alimentación, mediante las partículas (4) sólidas que salen por un tubo (21) unido a la manga (20) , de cualquier dispositivo de distribución automática de partículas sólidas por toda la superficie del fondo (8d) del recinto (8) o del frente de carga.

24. Procedimiento de carga de un recinto (8) según una cualquiera de las reivindicaciones 16 a 23, caracterizado porque se aloja cualquier cable o tubería necesarios para las actividades de carga y de distribución de las partículas sólidas en el recinto, en una tercera conducción (11) .