Separador gas/líquido que utiliza álabes con cambio de dirección para capturar las gotitas de líquido y redirigir el flujo del gas alrededor de un codo.

Mejorador de separación de gas/líquido (10) para separar líquido de una corriente (14) que contienegas y gotitas de líquido,

y el mejorador de separación comprende:

un segmento de conducto acodado (12) que redirige la corriente (14) para que cambie de una primera direcciónmedia a una segunda dirección media, y el conducto acodado (12) está definido por una pared periférica delconducto (20); y

1una pluralidad de álabes que se extienden longitudinalmente y se encuentran distribuidos en el interior del conductoacodado, uno o más de los álabes (22) posee una primera parte (50) y una segunda parte (52) y la primera parte(50) y la segunda parte (52) están configuradas para definir al menos una porción del ángulo, de manera que unaporción de la corriente (14) que incide en la primera parte sea redirigida a lo largo de la segunda parte, en la quedicho ángulo redirige una parte de la corriente para que cambie de una dirección inicial sustancialmente paralela a laprimera dirección media a una dirección final sustancialmente paralela a la segunda dirección media, y los uno omás álabes (22) poseen un primer extremo (30) y un segundo extremo (32), en el que los álabes (22) estáncolocados de manera que dirijan parte de cualquier líquido que entre en contacto con los álabes hacia el primerextremo (30) o el segundo extremo (32), y el mejorador de separación (10) se incorpora en un conducto de salidadesde el que se emite la corriente, en el que el mejorador de separación también comprende un espinazo central, enel que dicho espinazo central incluye uno o más canales (80, 82),

caracterizado porque el líquido que entra en los uno o más canales (80, 82) es dirigido hacia abajo por la fuerza degravedad y vuelve a fluir hacia el recipiente (42) en el que se originó el líquido, cuando se incorpora el mejorador deseparación en el conducto de salida (40).

Separador gas/líquido que utiliza álabes con cambio de dirección para capturar las gotitas de líquido y redirigir el flujo del gas alrededor de un codo.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

1. Campo de la invención

La presente invención se refiere a la separación de gotitas de líquido de corrientes de gas/líquido en procesos químicos.

2. Antecedentes de la técnica

En muchos procesos químicos, se requiere la extracción de una fase gaseosa de equipos de procesamiento tales como los reactores químicos. En algunos casos, la naturaleza de los diversos reactivos, productos y subproductos facilita la retirada de una fase gaseosa sustancialmente exenta de líquido. No obstante, en otros procedimientos, puede haber cantidades considerables de gotitas líquidas asociadas con la fase gaseosa, y en el caso de que las gotitas líquidas se solidifiquen posteriormente, ya sea debido exclusivamente a un cambio de fase o a una reacción posterior, los conductos y válvulas pueden quedar taponados y puede que sea necesario desmontarlos y limpiarlos o sustituirlos. Además, en muchos casos, las gotitas de líquido pueden suponer una pérdida de reactivos, productos intermedios o productos finales de gran valor. Por ejemplo, durante la preparación de polímeros de tereftalato de polietileno, puede haber partículas poliméricas y oligoméricas que se vean arrastradas con el etilenglicol y el agua que se retiran del reactor en fase de vapor.

Se conocen muchos tipos de dispositivos para la retirada de líquidos de corrientes de gas, incluidos separadores ciclónicos, placas de enfriamiento, filtros y similares. Por ejemplo, las columnas de relleno retiran de manera eficiente las gotitas de líquido. No obstante, muchos de estos procedimientos, por ejemplo las placas de enfriamiento, consumen mucha energía, y otros, como las columnas de relleno, presentan una caída de presión pronunciada y además tienen tendencia a taponarse. Los filtros en línea también sufren estos inconvenientes.

Los separadores inerciales o trampas hacen uso del hecho de que un flujo de gas puede realizar giros que las gotitas con una gran inercia no pueden. Las gotitas que no pueden girar con la corriente de gas debido a su inercia golpean o impactan contra una superficie de destino o de recogida sobre la cual se depositan. Un simple codo de tubería constituye un ejemplo de dicho separador. No obstante, dichos separadores, por lo general, solo son eficientes para gotitas de materiales con una gran inercia. Ya que la inercia de las gotitas se mide por su masa, el tamaño y la densidad de las gotitas son importantes a la hora de determinar la eficiencia de la retirada.

En la patente de EE.UU. n.º 5.181.943, la retirada del líquido se efectúa proporcionando un gran número de deflectores de tipo placa a lo largo del recorrido de una corriente de líquido/gas, siendo los deflectores, sustancialmente paralelos pero con una pendiente hacia abajo y, como otra posibilidad, extendiéndose desde lados opuestos del dispositivo separador, situados en posición transversal con respecto a la dirección inicial del flujo. Este dispositivo crea un recorrido serpenteante con una gran área superficial y debe ser bastante grande si la caída de presión ha de ser baja. Debido a que en muchos casos se debe mantener el separador a una temperatura de funcionamiento específica y, por tanto, requiere un aislamiento externo considerable, dichos dispositivos requieren una inversión de capital relativamente alta.

En la patente de EE.UU. n.º 5.510.017, se describe un separador de líquido/gas que incorpora dos conjuntos de álabes concéntricos y con disposición radial que provocan un flujo arremolinado de gas que contiene líquido y que se dirige a través de los mismos. Las fuerzas centrífugas generadas hacen que las gotitas de líquido incidan sobre las paredes del segmento de tubería que contiene el separador, del que se retiran en forma de líquido a granel mediante una serie de desagües. Este dispositivo posee una construcción bastante compleja y se cree que solo se puede usar cuando se configura para un flujo horizontal, debido a la colocación de los deflectores que atrapan el líquido y los desagües. Además, la conversión del flujo lineal en un flujo arremolinado requiere energía necesariamente, lo cual se manifiesta como una caída de presión.

El documento WO 2006/138114 se refiere a un mejorador de la separación de gas y líquido que se puede colocar dentro de un conducto unido a un reactor de polimerización. El mejorador de separación de gas y líquido separa el líquido, y en particular gotitas de líquido, de una corriente de gas. El mejorador de separación incluye un canal de retorno central y una pluralidad de álabes que se extienden longitudinalmente. Los álabes que se extienden longitudinalmente están colocados en una posición que les permite dirigir parte de cualquier líquido que contacte con los álabes en el canal de retorno central.

En el documento US 7 004 998, se describe un separador de gas y líquido que comprende un codo dentro del cual se introduce un dispositivo de incidencia en forma de espina de pescado, que comprende unos álabes que se inclinan hacia abajo. Los álabes están unidos a un espinazo central situado dentro del codo. Los álabes pueden tener una abertura a todo lo largo y un reborde inferior para canalizar el líquido acumulado hasta uno o más puntos de recogida, preferentemente la pared interna del codo.

En el documento DE 696 401, se describe un procedimiento para retirar polvo de gases usando segmentos acodados de conductos de escape.

El documento CH 621 490 se refiere a un dispositivo de separación de agua de alta velocidad.

El documento EP 096 916 se refiere a un dispositivo de separación de agua de alta velocidad.

En el documento EP 0 197 060, se describe un separador de gas y líquido que resulta útil en la desulfuración de gases y que emplea una pluralidad de grupos de listones con una gran área superficial y montados de manera oblicua, que se rocían con un líquido de aclarado para arrastrar las gotitas que inciden en los listones. En muchas aplicaciones, el uso de un líquido de aclarado resulta poco aconsejable.

En la patente de EE.UU. n.º 7.004.998 (la patente '998) , se describe un separador de gas/líquido al que se hace referencia como separador en forma de espina de pescado, ya que su construcción incluye un espinazo central desde el que se proyecta una pluralidad de álabes para recoger las gotitas de líquido. La construcción en forma de espina de pescado descrita en la patente '998 presenta la limitación de estar colocada en la zona situada aguas arriba (de entrada) de un codo en el que la línea central de la entrada del codo es sustancialmente vertical. Esta limitación reviste importancia, ya que el sistema de conductos que transporta el gas emitido por los reactores de polimerización tiende a ser de gran tamaño e inflexible y solo ofrece un número limitado de posiciones del conducto disponibles para colocar el separador gas/líquido. En algunos esquemas de conductos, la zona situada aguas arriba (de entrada) de un codo puede ser inaccesible, o puede que el sistema de conductos carezca de un codo propiamente dicho.

En la solicitud de patente de EE.UU. con el n.º de serie 11/155 756 (la solicitud '756) , se describe un separador de líquidos adaptado para introducirlo en un conducto. El mejorador de separación gas/líquido de la solicitud '756 incluye álabes inclinados hacia abajo y, opcionalmente, un canal de retorno. Los álabes de la solicitud '756 están dispuestos en un patrón en forma de espina de pescado simple. Los álabes pueden estar provistos de una abertura a todo lo largo y un reborde inferior para canalizar el líquido acumulado hasta la pared del conducto o a unos canales de retorno inclinados. La solicitud '756 utiliza uno o más canales de retorno inclinados para devolver las gotitas capturadas al recipiente en el que se originó la corriente de gas. Con un canal de retorno central, los álabes se pueden unir directamente al canal y obtenerse un conjunto con forma de espina de pescado. En la solicitud '756 también se describen álabes que se pueden unir a una placa o espinazo central y obtenerse de nuevo un conjunto de espina-álabes con una forma de espina de pescado simples. Con todos los dispositivos de separación, un objetivo importante consiste en reducir la cantidad del remanente con una caída de presión lo más pequeña posible.

Por consiguiente, existe la necesidad de contar con un separador de gas/líquido con una eficiencia de recogida mejorada y una menor caída de presión que devuelve el líquido capturado al recipiente en el que se originó el líquido.

RESUMEN DE LA INVENCIÓN... [Seguir leyendo]

1. Mejorador de separación de gas/líquido (10) para separar líquido de una corriente (14) que contiene gas y gotitas de líquido, y el mejorador de separación comprende:

un segmento de conducto acodado (12) que redirige la corriente (14) para que cambie de una primera dirección media a una segunda dirección media, y el conducto acodado (12) está definido por una pared periférica del conducto (20) ; y

una pluralidad de álabes que se extienden longitudinalmente y se encuentran distribuidos en el interior del conducto acodado, uno o más de los álabes (22) posee una primera parte (50) y una segunda parte (52) y la primera parte (50) y la segunda parte (52) están configuradas para definir al menos una porción del ángulo, de manera que una porción de la corriente (14) que incide en la primera parte sea redirigida a lo largo de la segunda parte, en la que dicho ángulo redirige una parte de la corriente para que cambie de una dirección inicial sustancialmente paralela a la primera dirección media a una dirección final sustancialmente paralela a la segunda dirección media, y los uno o más álabes (22) poseen un primer extremo (30) y un segundo extremo (32) , en el que los álabes (22) están colocados de manera que dirijan parte de cualquier líquido que entre en contacto con los álabes hacia el primer extremo (30) o el segundo extremo (32) , y el mejorador de separación (10) se incorpora en un conducto de salida desde el que se emite la corriente, en el que el mejorador de separación también comprende un espinazo central, en el que dicho espinazo central incluye uno o más canales (80, 82) ,

caracterizado porque el líquido que entra en los uno o más canales (80, 82) es dirigido hacia abajo por la fuerza de gravedad y vuelve a fluir hacia el recipiente (42) en el que se originó el líquido, cuando se incorpora el mejorador de separación en el conducto de salida (40) .

2. Mejorador de separación (10) para separar un líquido de una corriente (14) que contiene gas y gotitas de líquido, y el mejorador de separación comprende:

un segmento de conducto acodado (12) que redirige la corriente (14) para que cambie de una primera dirección media a una segunda dirección media, y el conducto acodado (12) está definido por una pared de conducto periférica (20) ; y

una pluralidad de álabes que se extienden longitudinalmente y se encuentran distribuidos en el interior del conducto acodado, uno o más de los álabes (22) posee una primera parte (50) y una segunda parte (52) y la primera parte

(50) y la segunda parte (52) están configuradas para definir al menos una porción del ángulo, de manera que parte de la corriente (14) que incide en la primera parte sea redirigida a lo largo de la segunda parte, en la que dicho ángulo redirige una parte de la corriente para que cambie de una dirección inicial sustancialmente paralela a la primera dirección media a una dirección final sustancialmente paralela a la segundo dirección media, y los uno o más álabes (22) poseen un primer extremo (30) y un segundo extremo (32) , en el que los álabes (22) están colocados de manera que dirijan parte de cualquier líquido que entre en contacto con los álabes hacia el primer extremo (30) o el segundo extremo (32) , y el mejorador de separación de gas/líquido (10) se incorpora en un conducto de salida desde el que se emite la corriente,

caracterizado porque los uno o más álabes (22) están colocados de manera que dirijan parte de cualquier líquido que contacte con los álabes, alejándolo del segundo extremo (32) en dirección hacia el primer extremo (30) a través del espacio (134) y en dirección descendente hacia el reactor (42) , o caracterizado porque los uno o más álabes

(22) están colocados de manera que dirijan parte de cualquier líquido que contacte con los álabes, alejándolo del primer extremo (30) en dirección hacia el segundo extremo (32) y, en dicho punto, el líquido cae hacia abajo al reactor (42) , en el que dicho mejorador de separación incluye preferentemente un canal de retorno periférico.

3. El mejorador de separación de la reivindicación 1 o la reivindicación 2, en el que el ángulo posee una curvatura definida por un primer radio de curvatura.

4. El mejorador de separación de la reivindicación 3, en el que el conducto acodado posee un ángulo que define un segundo radio de curvatura, de manera que el primer radio de curvatura sea de aproximadamente 0, 2 a aproximadamente 1, 3 veces mayor que el segundo radio de curvatura.

5. El mejorador de separación de la reivindicación 1, en el que los uno o más canales se encuentran a un ángulo con respecto a un plano horizontal.

6. El mejorador de separación de la reivindicación 1, en el que uno o más álabes está colocados de manera que dirijan parte de cualquier líquido que contacte con los álabes hacia el segundo extremo, alejándolo del espinazo central.

7. El mejorador de separación de la reivindicación 6, que además comprende un canal de retorno

periférico, y el canal de retorno periférico dirige el líquido en dirección descendente.

8. El mejorador de separación de la reivindicación 7, en el que el canal de retorno periférico está colocado frente al segundo extremo de cada álabe de la pluralidad de álabes y es contiguo a una pared interna del conducto.

9. El mejorador de separación de la reivindicación 7, en el que el canal de retorno periférico está colocado detrás del segundo extremo de cada álabe de la pluralidad de álabes y es contiguo a una pared interna del conducto.

10. El mejorador de separación de la reivindicación 1 o la reivindicación 2, en el que uno o más álabes están colocados de manera que dirijan parte de cualquier líquido que contacte con los uno o más álabes hacia el segundo extremo y la pared del conducto periférico.

11. El mejorador de separación de la reivindicación 10, que además comprende un canal de retorno periférico, y el canal de retorno periférico dirige el líquido hacia abajo y hacia el reactor de polimerización cuando se incorpora el mejorador de separación en el conducto de salida.

12. El mejorador de separación de la reivindicación 1 o la reivindicación 2, en el que cada álabe está colocado para proporcionar una superficie para entrar en contacto con la corriente que contiene gas y gotitas de líquido.

13. El mejorador de separación de la reivindicación 12, en el que cada álabe está colocado para proporcionar sustancialmente el máximo contacto con la corriente que contiene gas y gotitas de líquido.

14. El mejorador de separación de la reivindicación 1 o la reivindicación 2, en el que cada álabe (22) posee uno o más rebordes de recogida de líquido (60, 62) .

15. Un procedimiento para la separación de gotitas de líquido de una corriente de gas, que comprende el direccionamiento de la corriente de gas hacia el mejorador de separación de la reivindicación 1 o la reivindicación 2.