Dispositivo distribuidor o colector.

Un dispositivo distribuidor de fluido para distribuir fluido a una columna,

que comprende:

a) un primer sistema (1) de transporte de fluido para entregar un flujo de fluido a puntos de entrega (2); y

b) una placa distribuidora (3), que está dividida en varias secciones (7; 8), en la que cada sección de la placa distribuidora(3) comprende:

i) primeros medios para transferencia de fluido para dividir el flujo de fluido procedente de los puntos de entrega (2)en varios flujos de fluido parciales y para distribuir los flujos de fluido parciales a la columna, cuyos primeros mediospara transferencia de fluido comprenden:

ia) un primer puerto (4) de transferencia de fluido para transportar el flujo de fluido desde un punto de entrega (2)a un primer canal de conexión (5a),

un primer canal de conexión (5a) para transportar el flujo de fluido desde el primer puerto (4) de transferencia defluido a un canal distribuidor (5b), y

un canal distribuidor (5b) para distribuir el flujo de fluido a una columna; o

ib) un primer puerto (4) de transferencia de fluido para transportar el flujo de fluido desde un punto de entrega (2)a un canal distribuidor (5), y

un canal distribuidor (5) para distribuir el flujo de fluido a una columna;

y la placa distribuidora (3) también comprende

ii) primeros medios (6) para controlar los flujos de fluidos parciales por presión diferencial en que los primerosmedios (6) para controlar los flujos de fluidos parciales están dispuestos entre el puerto (4) de transferencia y loscanales distribuidores (5; 5b) y los primeros medios (6) están dimensionados de modo que la cantidad de fluidoque pasa a través de los primeros medios (6) está en relación al área de distribución servida por el canaldistribuidor correspondiente (5; 5b).

Dispositivo distribuidor o colector

Campo de la invención La presente invención se refiere a un dispositivo distribuidor de fluido para distribuir fluido a una columna. La presente invención se refiere también a un dispositivo colector de fluido para recoger fluido procedente de una columna. Los dispositivos de la presente invención pueden ser usados en métodos tal y como se han presentado aquí.

El dispositivo distribuidor y/o el dispositivo colector de la presente invención pueden ser utilizados en reactores o columnas de lecho fijo o fluidificado, tales como columnas de separación cromatográfica, columnas de intercambio de iones, columnas de adsorción, etc.

Antecedentes de la invención Un problema común asociado con los dispositivos distribuidores es que el fluido que ha de ser distribuido es introducido en la columna a través de una tubería o conducto, que tiene un diámetro relativamente pequeño comparado con el diámetro de la columna. El fluido ha de ser distribuido de manera uniforme sobre el área completa en sección transversal de la columna y con un retardo de tiempo y una distribución de retardo de tiempo mínimos. Similarmente un dispositivo colector debe recoger fluido procedente de una columna de manera uniforme y con un retardo de tiempo y distribución de retardo de tiempo mínimos y transportar el fluido además a una tubería. Esto es especialmente importante y difícil de conseguir cuando el área en sección transversal de la columna es grande, y/o especialmente cuando la longitud de la columna es corta. Tanto los dispositivos distribuidor como colector deben tener un volumen de mezclado mínimo de los frentes de fluido. Esto significa que, por ejemplo, en una operación de columna cromatográfica el gradiente de concentración entre por ejemplo la alimentación y el eluyente debe permanecer distintivo, y esto también permite la alimentación del perfil de separación a una columna subsiguiente, si fuera necesario y cuando lo sea. Para minimizar el volumen de mezclado los dispositivos deben estar en estrecha conexión con el material de llenado de la columna. Al mismo tiempo, los dispositivos deben prohibir que el material destinado de la columna se atasque en el dispositivo distribuidor o conector. Cuando los dispositivos distribuidor y/o conector están situados completamente fuera del material de llenado de la columna permiten una forma geométricamente inicial para el lecho de material de llenado de la columna. Los dispositivos distribuidor y colector deben tener también una caída de presión baja.

En la patente de EE.UU. nº 4.537.217 se ha descrito un aparato separador de fluido y un método de distribución de fluido adaptado para aplicaciones de cromatografía. El aparato separador de fluido comprende placas de distribución, que tienen canales recursivos en un lado de la placa y agujeros distribuidos uniformemente en el otro lado de la placa. Los canales recursivos tienen una longitud sustancialmente uniforme y una resistencia geométrica al flujo similar. Canales con uniones en T recursivas están también mostrados en la aplicación. Sin embargo, hay varias desventajas relacionadas con esta realización. Una de las realizaciones de la invención descritas en la patente de EE.UU. es aplicable como tal solamente en una columna, que es de sección transversal cuadrada. En la patente de EE.UU. se ha descrito también una solución para columnas con sección transversal circular. Para columnas circulares el aparato separador comprende aberturas de distribución, que están situadas dentro de áreas definidas por los perímetros de círculos concéntricos. Sin embargo, la aplicación para columnas con sección transversal circular es muy difícil de escalar para ser utilizada en columnas con un diámetro sustancialmente mayor de 0, 3 m.

En la patente de EE.UU. nº 4.604.199 se ha descrito una columna de filtrado que tiene una parte inferior con picos y pasos dispuestos recíproca o alternativamente. En los pasos se encuentran tuberías derivadas con pequeños agujeros distribuidos uniformemente en sus partes inferiores y que están rodeados por tamices o tuberías en cuña. Las tuberías derivadas conducen a tuberías en agrupación, que a su vez conducen a una salida. Este tipo de disposición es propenso a problemas mecánicos y constructivos causados por la expansión y contracción del material de llenado de la columna. Un problema asociado con este tipo de disposición es que el dispositivo causa un mezclado pesado en los frentes de fluido circulantes y esto significa que el medio de separación no es capaz de trabajar de modo eficiente. El mezclado pesado en los frentes de fluido es causado porque el dispositivo está dispuesto dentro del material denominado de la columna.

En la Patente de EE.UU. nº 5.423.982 se ha descrito una columna de cromatografía líquida adaptada para esterilización química in situ. La columna incluye un distribuidor para distribuir fluido conducido a través del canal de distribución de fluido sobre la entidad del orificio. En distribuidor es preferiblemente una placa metálica, bien en forma de un filtro metálico sinterizado multicapa, una placa perforada con un diámetro de agujero menor que el diámetro de grano inferior de las partículas de resina, o una monocapa de acero inoxidable tejida y/o sinterizada soldada sobre un anillo metálico.

En la Patente de EE.UU. nº 5.324.426 se ha descrito una columna cromatográfica en la que una o más de las placas de extremidad que definen la columna están provistas con partes sin mecanizar y ranuras especialmente diseñadas para distribuir el líquido introducido sobre el área en sección transversal de la columna. Las placas de distribución comprenden pasos de fluido orientados radialmente de profundidad decreciente que van desde el centro de la placa a la circunferencia.

En la Patente de EE.UU. nº 5.141.635 se ha descrito un distribuidor de fluido, que comprende un separador que consiste de un disco de material poroso, y una placa distribuidora que comprende en su cara canales anulares conectados a una tubería de alimentación/descarga mediante conductos. Estos canales están unidos por un agujero a través de la placa, que tiene una caída de presión. La caída de presión es inversamente proporcional al área de los canales. La Patente de EE.UU. describe también el uso de placas porosas entre el lecho de resina de las placas de distribución que impiden que la resina entre en los canales.

En la Patente de EE.UU. nº 5.354.460 se ha descrito un sistema de transferencia de fluido con distribuidor de fluido uniforme. En el distribuidor se han utilizado unas boquillas reductoras con canales de flujo recursivos. Las boquillas reductoras están dispuestas lado a lado en anillos concéntricos alrededor de un pozo central.

En la Patente de EE.UU. nº 4.565.216 se ha descrito un dispositivo para distribución gravimétrica del líquido para columnas de transferencia de masa y calor. El dispositivo emplea un recipiente con salidas de tuberías, una pluralidad de distribuidores individuales en forma de múltiples y dispositivos dosificadores entre el recipiente y los distribuidores individuales para dosificar los flujos parciales de líquido a los distribuidores individuales. En la Patente de EE.UU. se ha mostrado que la sección transversal de la columna está dividida en 6 sectores y una parte central hexagonal.

Kochergin y Kearney (Zuckerindustrie 126 (2001) nº 1, 51-54) describen estructuras fractales para distribución de fluido. Fractal significa a este respecto generaciones recursivas de divisiones de flujo a canales, que son sustancialmente similares. Conseguir el grado necesario de rendimiento significa que debe utilizarse un gran número de generaciones en los fractales concebidos y esto hace los sistemas muy complicados y caros.

Problemas relacionados con las soluciones de la técnica anterior descritas anteriormente son una pobre distribución de líquido al área total en sección transversal de la columna o una pobre de recogida del líquido desde el área total en sección transversal de la columna o una construcción complicada y cara del dispositivo distribuidor y/o colector, especialmente cuando se utilizan grandes columnas. Una distribución o recogida pobre del fluido por ejemplo en una operación de columna cromatográfica da como resultado frentes de fluido mezclados, retardo de tiempo y distribución de retardo de tiempo incrementados. El frente de fluido significa el gradiente de concentración entre diferentes componentes en la fase móvil, por ejemplo el gradiente de concentración entre la alimentación y el eluyente. El retardo de tiempo en el dispositivo distribuidor y/o colector es el volumen del dispositivo dividido por el caudal del fluido. La distribución de... [Seguir leyendo]

1. Un dispositivo distribuidor de fluido para distribuir fluido a una columna, que comprende:

a) un primer sistema (1) de transporte de fluido para entregar un flujo de fluido a puntos de entrega (2) ; y

b) una placa distribuidora (3) , que está dividida en varias secciones (7; 8) , en la que cada sección de la placa distribuidora (3) comprende:

i) primeros medios para transferencia de fluido para dividir el flujo de fluido procedente de los puntos de entrega (2) en varios flujos de fluido parciales y para distribuir los flujos de fluido parciales a la columna, cuyos primeros medios para transferencia de fluido comprenden:

ia) un primer puerto (4) de transferencia de fluido para transportar el flujo de fluido desde un punto de entrega (2) a un primer canal de conexión (5a) ,

un primer canal de conexión (5a) para transportar el flujo de fluido desde el primer puerto (4) de transferencia de fluido a un canal distribuidor (5b) , y

un canal distribuidor (5b) para distribuir el flujo de fluido a una columna; o ib) un primer puerto (4) de transferencia de fluido para transportar el flujo de fluido desde un punto de entrega (2) a un canal distribuidor (5) , y

un canal distribuidor (5) para distribuir el flujo de fluido a una columna;

y la placa distribuidora (3) también comprende ii) primeros medios (6) para controlar los flujos de fluidos parciales por presión diferencial en que los primeros medios (6) para controlar los flujos de fluidos parciales están dispuestos entre el puerto (4) de transferencia y los canales distribuidores (5; 5b) y los primeros medios (6) están dimensionados de modo que la cantidad de fluido que pasa a través de los primeros medios (6) está en relación al área de distribución servida por el canal distribuidor correspondiente (5; 5b) .

2. Un dispositivo distribuidor de fluido según la reivindicación 1, caracterizado porque al menos un primer puerto (4) de fluido es un canal.

3. Un dispositivo distribuidor de fluido según la reivindicación 1, caracterizado porque al menos un primer puerto (4) de fluido es una cavidad que tiene una forma circular o prolata.

4. Un dispositivo distribuidor de fluido según cualquiera de las reivindicaciones 1-3, caracterizado porque al menos un primer medio (6) para controlar los flujos parciales de fluido está situado aguas arriba a un canal de conexión (5a) .

5. Un dispositivo distribuidor de fluido según cualquiera de las reivindicaciones 1-3, caracterizado porque al menos un primer medio (6) para controlar los flujos parciales de fluido está situado aguas abajo a un canal de conexión (5a) .

6. Un dispositivo distribuidor de fluido según cualquiera de las reivindicaciones 1-5, caracterizado porque los primeros medios (6) para controlar los flujos parciales de fluido comprenden una boquilla o abertura entre el puerto (4) de transferencia de fluido y un canal distribuidor (5) .

7. Un dispositivo distribuidor de fluido según cualquiera de las reivindicaciones 1-5, caracterizado porque los primeros medios (6) para controlar los flujos parciales de fluido comprenden una boquilla o abertura entre el puerto (4) de transferencia de fluido y un canal de conexión (5a) .

8. Un dispositivo distribuidor de fluido según cualquiera de las reivindicaciones 1-5, caracterizado porque los primeros medios (6) para controlar los flujos parciales de fluido comprenden una boquilla o abertura entre un canal de conexión (5a) y un canal distribuidor (5b) .

9. Un dispositivo distribuidor de fluido según cualquiera de las reivindicaciones 1-5, caracterizado porque los primeros medios (6) para controlar los flujos parciales de fluido comprenden un disco con aberturas después de los canales distribuidores (5; 5b) .

10. Un dispositivo distribuidor de fluido según cualquiera de las reivindicaciones 1-9, caracterizado porque el fluido es distribuido a una columna desde al menos parte de la longitud de los canales distribuidores (5; 5b) .

11. Un dispositivo distribuidor de fluido según la reivindicación 10, caracterizado porque el área en sección transversal del canal distribuidor (5; 5b) disminuye desde los primeros medios (6) para controlar los flujos parciales de fluido hacia el extremo del canal distribuidor.

12. Un dispositivo distribuidor de fluido según cualquiera de las reivindicaciones 1-11, caracterizado porque los canales distribuidores (5; 5b) sobre la placa distribuidora (3) están dimensionados de tal manera que la longitud del canal distribuidor por unidad de área es esencialmente constante a través de la placa distribuidora (3) .

13. Un dispositivo distribuidor de fluido según cualquiera de las reivindicaciones 1-12, caracterizado porque la distancia de los canales distribuidores (5; 5b) desde el punto de distribución (2) a puntos en los que el fluido parcial fluye a la columna, varía.

14. Un dispositivo colector de fluido para recoger fluido desde una columna, que comprende:

a) una placa colectora (9) , que está dividida en varias secciones (15; 16) , y

b) un segundo sistema (11) de transporte de fluido para entregar un flujo de fluido desde los puntos de recogida (10) , en el que cada sección de la placa colectora (9) comprende:

i) segundos medios para transferencia de fluido para recoger desde la columna varios flujos de fluido parciales en los puntos de recogida (10) , cuyos segundos medios para transferencia de fluido comprenden:

ia) un canal colector (13b) para recoger el flujo de fluido procedente de una columna,

un segundo canal de conexión (13a) para transportar el flujo de fluido desde el canal colector (13b) a un segundo puerto (12) de transferencia de fluido.

un segundo puerto (12) de transferencia de fluido para transportar el flujo de fluido desde un canal de conexión (13a) a un punto de recogida (10) ; o ib) un canal colector (13) para recoger el flujo de fluido desde una columna y transportar el flujo a un segundo 20 puerto (12) de transferencia de fluido; y

un segundo puerto (12) de transferencia de fluido para transportar el flujo de fluido desde un canal colector (13) a un punto de recogida (10) ;

y

ii) segundos medios (14) para controlar la presión de los flujos de fluidos parciales por presión diferencial y los segundos medios (14) para controlar los flujos de fluidos parciales están dispuestos entre los canales colectores (13; 13b) y el puerto (12) de transferencia; y los segundos medios (14) están dimensionados de modo que la cantidad de fluido que pasa a través de los segundos medios (14) está en relación al área de recogida servida por el canal colector correspondiente (13; 13b) .

15. Un dispositivo colector de fluido según la reivindicación 14, caracterizado porque al menos un segundo puerto (12) de 30 transferencia de fluido es un canal.

16. Un dispositivo colector de fluido según la reivindicación 14, caracterizado porque al menos un segundo puerto (12) de transferencia de fluido es una cavidad que tiene una forma circular o prolata.

17. Un dispositivo colector de fluido según cualquiera de las reivindicaciones 14-16, caracterizado porque al menos un segundo medio (14) para controlar los flujos parciales de fluido está situado aguas arriba a un canal de conexión (13a) .

18. Un dispositivo colector de fluido según cualquiera de las reivindicaciones 14-16, caracterizado porque al menos un segundo medio (14) para controlar los flujos parciales de fluido está situado aguas abajo a un canal de conexión (13a) .

19. Un dispositivo colector de fluido según cualquiera de las reivindicaciones 14-18, caracterizado porque los segundos medios (14) para controlar los flujos parciales de fluido comprenden una boquilla o abertura entre el puerto (12) de transferencia de fluido y un canal colector (13) .

20. Un dispositivo colector de fluido según cualquiera de las reivindicaciones 14-19, caracterizado porque los segundos medios (14) para controlar los flujos parciales de fluido comprenden una boquilla o abertura entre el puerto (12) de transferencia de fluido y un canal de conexión (13a) .

21. Un dispositivo colector de fluido según cualquiera de las reivindicaciones 14-19, caracterizado porque los segundos medios (14) para controlar los flujos parciales de fluido comprenden una boquilla o abertura entre un canal de conexión 45 (13a) y un canal colector (13b) .

22. Un dispositivo colector de fluido según cualquiera de las reivindicaciones 14-17, caracterizado porque los segundos medios (14) para controlar los flujos parciales de fluido comprenden un disco con aberturas después de los canales colectores (13; 13b) .

23. Un dispositivo colector de fluido según cualquiera de las reivindicaciones 14-22, caracterizado porque el fluido es recogido desde al menos parte de la longitud de los canales colectores (13; 13b) .

24. Un dispositivo colector de fluido según la reivindicación 23, caracterizado porque el área en sección transversal del canal colector (13; 13b) aumenta desde el comienzo del canal colector hacia los segundos medios (14) para controlar los flujos parciales de fluido.

25. Un dispositivo colector de fluido según cualquiera de las reivindicaciones 14-24, caracterizado porque los canales colectores (13; 13b) sobre la placa colectora (9) están dimensionados de tal manera que la longitud del canal colector por

unidad de área es esencialmente constante a través de la placa colectora (3) .

26. Un dispositivo colector de fluido según cualquiera de las reivindicaciones 14-25, caracterizado porque la distancia de los canales colectores (13; 13b) desde el punto de recogida (10) a puntos en los que el fluido parcial fluye desde la columna, varía.