Dispositivo para la mezcla y la distribución de un gas y de un líquido aguas arriba de un lecho granular.

Dispositivo para la mezcla y para la distribución de un gas y de un líquido adaptado para disponerse aguas arribade un lecho granular (2),

que comprende: una placa inferior (21) sustancialmente horizontal, estando equipada dichaplaca horizontal con una multitud de chimeneas (22) repartidas de forma uniforme por la superficie de dicha placa,comprendiendo cada una de las chimeneas una parte superior (23) y un extremo inferior (25) que comunica con laparte inferior de dicha placa, estando provista la parte superior (23) de las chimeneas (22) de al menos un orificiolateral (26), de una placa superior (5) sustancialmente horizontal provista de unos medios para transportar el líquidoal nivel de la placa inferior y de unos medios (7) para separar el gas del líquido y para transportar el gas por debajode la placa superior, caracterizado porque dicha placa superior (5) es solidaria y está directamente soportada en elextremo superior de las chimeneas (22) de la placa inferior (21) de tal modo que obtura el extremo superior de laschimeneas.

Dispositivo para la mezcla y la distribución de un gas y de un líquido aguas arriba de un lecho granular

Campo de la invención La presente invención se refiere al campo de los equipos dispuestos normalmente en el interior de una cámara en la cual se utiliza al menos un lecho granular. Los ámbitos de uso de la invención cubren la aplicación de lecho granular en procesos químicos, físicos o físico-químicos. La invención se refiere, de manera más particular, al campo de las placas de distribución normalmente montadas en el interior de una cámara y destinadas a distribuir de forma uniforme un fluido en la superficie de un lecho granular.

Técnica anterior

La patente francesa FR 2 842 435 describe un dispositivo de mezcla y de distribución de un fluido líquido y de un fluido gaseoso, situado aguas arriba de un lecho granular dentro de un reactor. El dispositivo descrito en esta patente comprende una placa equipada con unas chimeneas, disponiendo dichas chimeneas de una parte superior que desemboca por encima de la placa y de un extremo inferior que comunica con la parte inferior de la placa, estando provista la parte superior de las chimeneas de unos orificios laterales. En este dispositivo, el líquido se conduce mediante un sistema tubular desde el exterior del reactor por la placa de distribución, de tal modo que el extremo inferior de dicho sistema tubular se mantenga sumergido dentro del líquido acumulado por encima de la placa. Este extremo inferior del sistema tubular puede, por otra parte, prolongarse mediante unos tubos perforados sumergidos dentro del líquido acumulado por encima de la placa.

El inconveniente de dicho sistema es que el gas y el líquido se conducen al reactor de manera separada. En efecto, es a menudo deseable maximizar el contacto entre el fluido gaseoso y el fluido líquido antes de distribuir la mezcla de estos fluidos de forma homogénea por toda la sección del reactor. Es a menudo importante, en particular en el caso de procesos químicos, que la carga líquida esté saturada en compuestos reactivos procedentes del fluido gaseoso, y esto antes incluso de que la mezcla de gas y de líquido atraviese el lecho catalítico.

Un inconveniente adicional de dicho sistema es que solo se puede poner en carga con una cantidad significativa de líquido para llenar el sistema tubular. Por ello, las velocidades de líquido son altas al nivel del extremo inferior del sistema tubular, o de los orificios de los tubos que prolongan este extremo. Esto puede ser una fuente de perturbación de la interfase entre el gas y el líquido, lo que compromete la homogeneidad de la mezcla entre el gas y el líquido, por una parte, y la uniformidad de la distribución de dicha mezcla en la superficie superior del lecho, por otra parte.

La solicitud de patente internacional WO 95/35159 describe, por su parte, un sistema de distribución para dirigir gas y líquido a través de la superficie de un lecho fijo de sólidos que comprende una placa de distribución y una multitud de tubos que se extienden a través de dicha placa, estando provisto cada uno de estos tubos de una multitud de orificios laterales que se extienden verticalmente por encima de la cara superior de la placa, en el cual dos grupos de estos tubos se diferencian por la posición vertical de sus orificios laterales. El dispositivo descrito en esta solicitud de patente permite, por medio de la posición de los orificios laterales de los dos grupos de tubos, reducir el caudal de líquido que fluye a través de la placa cuando la altura de líquido acumulado en dicha placa alcanza un nivel por debajo del cual uno de los grupos de tubos no comprende ningún orificio lateral. Por otra parte, el gas y el líquido se conducen por la placa de distribución por medio de unos tubos verticales montados en la cara superior de dicha placa y de unas ranuras situadas en la base de estos tubos.

El inconveniente de dicho sistema es que el gas y el líquido se introducen en estado de mezcla en la cara superior de la placa de distribución. Este modo de introducción genera, en parte a causa del burbujeo del gas en el líquido, unas perturbaciones de la interfase entre el gas y el líquido.

El dispositivo de la presente invención permite reducir, e incluso eliminar, los inconvenientes mencionados más arriba.

Los documentos EP 1 437 175, US 4 126 539 y US 5 484 578 dan a conocer unos dispositivos de mezcla y de distribución de un gas y de un líquido de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1.

Los documentos EP 1 180 393 y EP 1 180 394 muestran un dispositivo que comprende dos placas solidarizadas mediante unas chimeneas.

Resumen de la invención Un objeto de la presente invención es ofrecer un dispositivo, montado dentro de una cámara, que permite optimizar la mezcla y la distribución de un gas y de un líquido aguas arriba de un lecho granular o entre dos lechos granulares sucesivos.

Otro objeto de la invención es ofrecer un dispositivo que permite la introducción de un gas y de un líquido dentro de una cámara de reacción, y que también permite la redistribución uniforme y homogénea de este gas y de este líquido por un lecho granular.

Otro objeto de la invención es maximizar la transferencia de masa entre el gas y el líquido aguas arriba de la inyección de la mezcla de gas y de líquido en la entrada de un lecho granular. En el caso de procesos químicos, esto permite favorecer la transferencia de compuestos reactivos procedentes del gas hacia el líquido. En dichos procesos químicos en los cuales la reacción tiene lugar normalmente en el líquido, esta transferencia de compuestos del gas hacia el líquido puede constituir un factor limitador del proceso reactivo. La invención permite aumentar esta transferencia entre el gas y el líquido, favoreciendo de este modo la creación de nubes homogéneas de burbujas en la interfase entre el gas y el líquido.

Otro objeto de la invención es ofrecer una placa de distribución de un gas y de un líquido que permite evitar cualquier fenómeno de burbujeo inestable o localizado, o de espumeo que podría ser perjudicial para la uniformidad de la distribución del gas y del líquido en la superficie del lecho granular.

Además de los objetos anteriormente enumerados, la invención permite resolver al menos el problema técnico que consiste en mejorar la uniformidad de la distribución de una mezcla que comprende un gas y un líquido por la superficie superior del lecho.

La invención se refiere, por lo tanto, a un dispositivo para la mezcla y la distribución de un gas y de un líquido dispuesto aguas arriba de un lecho granular, que comprende una placa inferior y un medio de conducción del gas y del líquido provisto de una placa superior, estando equipada la placa inferior con una multitud de chimeneas, comprendiendo cada una de las chimeneas una parte superior y una parte inferior que comunica con la parte inferior de dicha placa, estando la placa superior, por su parte, provista de al menos unos medios para transportar el líquido al nivel de la placa inferior y de unos medios para separar y para transportar el gas.

En un modo de realización, los medios para transportar el líquido al nivel de la placa inferior comprenden unos orificios repartidos de forma uniforme por la superficie de dicha bandeja superior.

Como alternativa, estos medios para transportar el líquido al nivel de la placa inferior pueden comprender al menos un conducto a través de la placa superior cuyos extremos están dispuestos de tal modo que estén sumergidos dentro del líquido acumulado al nivel de la placa inferior, para uno de los extremos, y dentro del líquido acumulado al nivel de la placa superior, para el otro.

En otro modo de realización, los medios para separar y para transportar el gas comprenden unos tubos abiertos en sus extremos dispuestos a través de la placa superior y cuyo extremo superior está cubierto por una tapa de tal modo que solo deje pasar el gas.

En otro modo de realización, los medios para separar y para transportar el gas por debajo de la placa superior comprenden una abertura de forma anular dispuesta en la periferia de la placa superior y provista de un reborde, y una tapa que cubre dicha abertura de tal modo que solo deje pasar el gas.

La descripción y las figuras que se presentan más abajo permiten ilustrar de manera más clara los modos de realización del dispositivo de la invención y muestran el conjunto de las ventajas asociadas a la aplicación de este dispositivo.

Breve descripción de las figuras La figura 1 ilustra, de manera no limitativa, un modo de realización de un dispositivo no conforme con la invención en el cual los medios para transportar el líquido al nivel de... [Seguir leyendo]

1. Dispositivo para la mezcla y para la distribución de un gas y de un líquido adaptado para disponerse aguas arriba de un lecho granular (2) , que comprende: una placa inferior (21) sustancialmente horizontal, estando equipada dicha placa horizontal con una multitud de chimeneas (22) repartidas de forma uniforme por la superficie de dicha placa, comprendiendo cada una de las chimeneas una parte superior (23) y un extremo inferior (25) que comunica con la parte inferior de dicha placa, estando provista la parte superior (23) de las chimeneas (22) de al menos un orificio lateral (26) , de una placa superior (5) sustancialmente horizontal provista de unos medios para transportar el líquido al nivel de la placa inferior y de unos medios (7) para separar el gas del líquido y para transportar el gas por debajo de la placa superior, caracterizado porque dicha placa superior (5) es solidaria y está directamente soportada en el extremo superior de las chimeneas (22) de la placa inferior (21) de tal modo que obtura el extremo superior de las chimeneas.

2. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 1, en el cual los medios para transportar el líquido al nivel de la placa inferior (21) comprenden unos orificios (6) repartidos por la superficie de dicha placa.

3. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 2, en el cual la densidad de los orificios (6) de la placa superior está comprendida entre 100 y 3.000 orificios por m2.

4. Dispositivo de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 2 y 3, en el cual el diámetro de los orificios (6) de la placa superior está comprendido entre 1 y 20 mm.

5. Dispositivo de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el cual los medios para transportar el líquido al nivel de la placa inferior comprenden al menos un conducto (61) cuyos extremos (62, 63) están dispuestos de tal modo que estén sumergidos dentro del líquido acumulado al nivel de la placa inferior, para uno de los extremos (62) , y dentro del líquido acumulado al nivel de la placa superior, para el otro (63) .

6. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 5, en el cual el extremo superior (63) del conducto (61) está dispuesto a una altura inferior a 50 mm, con respecto a la superficie superior de la placa superior (5) .

7. Dispositivo de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 5 o 6, en el cual el extremo inferior (62) del conducto (61) está dispuesto a una altura inferior al nivel más bajo del orificio lateral (26) más bajo de las chimeneas

(22) de la placa inferior (21) .

8. Dispositivo de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 5 a 7, en el cual el conducto (61) comprende unos medios para la regulación del nivel de líquido en la placa superior (5) .

9. Dispositivo de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en el cual los medios (7) para separar y para transportar el gas comprenden unos tubos abiertos (8) en sus extremos dispuestos a través de la placa superior

(5) y cuyo extremo superior está cubierto por una tapa (10) de tal modo que solo deja pasar el gas.

10. Dispositivo de acuerdo la reivindicación 9, en el cual la densidad de los tubos (8) de la placa superior está comprendida entre 3 y 30 chimeneas por m2.

11. Dispositivo de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, en el cual los medios (7) para separar y para transportar el gas comprenden una abertura (51) dispuesta en la periferia de la placa superior (5) y provista de un reborde (52) , y una tapa (53) que cubre dicha abertura de tal modo que solo deja pasar el gas.

12. Dispositivo de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, en el cual la densidad de las chimeneas (22) de la placa inferior (21) está comprendida entre 100 y 700 chimeneas por m2.

13. Dispositivo de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, en el cual las chimeneas (22) de la placa inferior (21) se prolongan por debajo de dicha placa en una altura comprendida entre 10 y 100 mm.

14. Dispositivo de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13, en el cual la distancia entre el extremo inferior (25) de las chimeneas (22) de la placa inferior (21) y la superficie superior del lecho granular (2) por debajo de dicha placa es superior a cero e inferior o igual a 300 mm.

15. Dispositivo de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14, en el cual la parte superior (23) de las chimeneas (22) está provista de una multitud de orificios laterales (26) situados a diferentes alturas.

16. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 15, en el cual los orificios laterales (26) a lo largo de la parte superior

(23) de las chimeneas (22) de la placa inferior (21) están repartidos en al menos dos niveles, situándose el nivel más bajo por encima de la cara superior de la placa inferior (21) , a una distancia comprendida entre 50 y 300 mm con respecto al extremo inferior (25) de las chimeneas.

Figura nº 1

Figura nº 2

Figura nº3

Figura nº 4

Figura nº 5

Figura nº 6

Figura nº 7

8a Técnica anterior 8b Figura 8