Sistema de tuberías helicoidal.

Un craqueador petroquímico que comprende un horno de craqueado,

una torre de enfriamiento, uncompresor de gas craqueado y sistemas de tuberías, los sistemas de tuberías comprenden una parte helicoidal detubería situada entre el horno de craqueado, a través de la torre de enfriamiento, al compresor de gas craqueado,caracterizado porque la línea central (40) de la parte de sistema de tuberías helicoidales sigue un recorrido helicoidal, la amplitud (A) de la hélice es igual o inferior a la mitad del diámetro interior (DI) de la parte helicoidal delsistema de tuberías para proporcionar una línea de visión a lo largo del paso interno de la parte del sistema detuberías.

Sistema de tuberías helicoidal.

La presente invención está relacionada con sistemas de tuberías para el transporte de fluidos en un craqueador petroquímico entre el horno de craqueado, a través de la torre de enfriamiento y al compresor de gas craqueado.

Ya se sabe que un fluido puede fluir en un "flujo en remolino", y este flujo se menciona en el documento WO 97/28637, en el contexto de tuberías forzadas y tubos de aspiración para las turbinas. El flujo en remolino se consigue mediante la formación de tuberías forzadas o tubos de aspiración de tal manera que sus líneas centrales se curvan en tres dimensiones.

El flujo en remolino tiene varias ventajas sobre el flujo convencional. Mediante remolinos se pueden reducir las pérdidas de presión (y las pérdidas de energía) . Además, el perfil de velocidad del flujo a través de la tubería es más uniforme (o más contundente) de lo que sería con un flujo convencional. Como resultado, el fluido que fluye en un flujo en remolino tiende a actuar como un émbolo, eliminando los sedimentos o la suciedad que puedan haberse acumulado en las paredes de las tuberías, que es particularmente importante en una central hidroeléctrica.

En el documento WO 02/093063 se mencionan tuberías que tienen curvas tridimensionales también similares, que describe el preámbulo de la reivindicación 1, en la que se utilizan en el contexto de plantas de producción y de procesamiento. En este tipo de plantas, a menudo es necesario que las tuberías que conectan diferentes partes de la planta se extiendan a cierta distancia, y tengan una serie de curvas. La formación de las curvas de modo que tengan curvase en tres dimensiones promueve el flujo en remolino, y lleva a una reducción de las pérdidas de energía, la reducción del riesgo de estancamiento y la sedimentación.

Sin embargo, estos documentos de la técnica anterior sólo están interesados en usar curvas tridimensionales en lugar de las conocidas curvas de dos dimensiones (tales como codos) , para inducir el flujo en remolino. No están interesadas en la creación de flujo en remolino en situaciones en las que normalmente se utilizaría una tubería generalmente recta.

Una posible manera de crear un flujo en remolino en una tubería recta sería formar surcos o nervaduras a lo largo de la superficie interior de la tubería, dichas ranuras o nervaduras se curvan a lo largo de la tubería (muy similar al estriado del cañón de un fusil) . Sin embargo, esto tiene la desventaja de aumentar el perímetro mojado de la tubería y en el caso de las nervaduras, la reducción del área en sección transversal de la tubería; los surcos y las nervaduras pueden llevar a una mayor resistencia al flujo y la consiguiente pérdida de presión.

Además, la experimentación ha demostrado que a menos que el número de Reynolds sea muy bajo, los surcos o las nervaduras sólo tienen efecto sobre el flujo cerca de la pared de la tubería, y puede que sea necesario proporcionar una tubería larga con el fin de asegurarse de que el flujo crea remolino a lo largo de toda la anchura de la tubería. El remolino en el centro de la tubería se logra únicamente mediante transferencia por difusión del momento desde el flujo en la pared de la tubería; los surcos o las nervaduras no facilitan la mezcla del fluido cerca de la pared de la tubería y el fluido en el centro de la tubería.

A partir del documento US-A-5 167 483 se sabe cómo proporcionar sistemas de tuberías que comprenden una parte en donde la línea central de la parte sigue un recorrido sustancialmente helicoidal. El documento GB-A-2 192 966 describe un método para hacer sistemas de tuberías que comprenden una parte en donde la línea central de la parte sigue un recorrido substancialmente helicoidal, el método incluye las etapas de proporcionar un aparato de conformación y conformar la tubería hasta una forma helicoidal utilizando el aparato de conformación.

Según un primer aspecto de la invención, se proporciona un craqueador petroquímico según la reivindicación 1.

Cuando el fluido entra en un trozo de tubería conformada como una parte helicoidal de esta manera, se establece un flujo en remolino casi de inmediato. Se ha encontrado que el flujo en remolino se establece a través de toda la anchura de la tubería a menos de unos pocos diámetros de tuberías de la entrada. Además, el flujo en remolino conlleva un considerable movimiento secundario y la mezcla del fluido, con transferencia de masa, momento y calor entre el fluido en las paredes de la tubería y el fluido en el centro de la tubería.

En esta memoria descriptiva, la amplitud de la hélice se refiere a la magnitud del desplazamiento desde una posición media a un extremo lateral. Por lo tanto, en el caso de tubos con una línea central helicoidal, la amplitud es la mitad de toda la anchura lateral de la línea central helicoidal. El área en sección transversal de los tubos es sustancialmente constante a lo largo de su longitud.

En el craqueador petroquímico con tuberías según el primer aspecto de la invención, hay una "línea de visión" a lo largo del paso interno de la tubería. Esto es distinto de una configuración de tipo sacacorchos, en la que la hélice se enrolla efectivamente alrededor de un núcleo (ya sea sólido, o "virtual" con un núcleo de aire) . Se ha encontrado que el flujo en la línea de visión tiene generalmente un componente de remolino, a pesar de que podría seguir un recorrido recto.

A los efectos de esta memoria descriptiva, el término "amplitud relativa" de la tubería helicoidal se define como la amplitud dividida por el diámetro interior. Dado que la amplitud de la tubería helicoidal es menor o igual a la mitad del diámetro interior de los tubos, esto significa que la amplitud relativa es menor o igual a 0, 5. Pueden preferirse amplitudes relativas menores o iguales a 0, 45, 0, 40, 0, 35, 0, 30, 0, 25, 0, 20, 0, 15, 0, 05 o 0, 1. Las amplitudes relativas menores proporcionan un mejor uso del espacio lateral disponible, porque el sistema de tuberías no es mucho más ancho en total que una tubería normal recta con la misma área en sección transversal. Las amplitudes relativas menores también tienen como resultado una "línea de visión", que proporciona más espacio para la inserción de los manómetros u otros equipos a lo largo del sistema de tuberías. Con mayores números de Reynolds, se pueden utilizar amplitudes relativas más pequeñas mientras se induce flujo en remolino en un grado satisfactorio. Esto generalmente significa que, para un determinado diámetro interior, cuando hay un alto caudal se puede utilizar una amplitud relativa baja mientras todavía es suficiente para inducir un flujo en remolino.

El ángulo de la hélice también es un factor relevante para equilibrar las consideraciones espaciales con la conveniencia de tener una gran área en sección transversal disponible para el flujo. El ángulo de la hélice es preferiblemente menor o igual a 65°, más preferiblemente menor o igual a 55°, 45°, 35°, 25°, 20°, 15°, 10° y 5°. Al igual que con las amplitudes relativas, el ángulo de la hélice puede ser optimizado en función de las condiciones, y en particular la viscosidad, la densidad y la velocidad del fluido transportado por el sistema de tuberías.

En general, para mayores números de Reynolds el ángulo de hélice puede ser más pequeño mientras se consigue un satisfactorio flujo en remolino, aunque con menores números de Reynolds se necesitará un mayor ángulo de hélice para producir un remolino satisfactorio. El uso de mayores ángulos de hélice para flujos más rápidos (con mayores números de Reynolds) por lo general será indeseable, ya que cerca de la pared puede haber huecos de fluido estancado. Por lo tanto, para un determinado número de Reynolds (o intervalo de números de Reynolds) , el ángulo de hélice se elegirá preferiblemente para que sea lo más bajo posible para producir un remolino satisfactorio. En ciertas realizaciones, el ángulo de hélice es inferior a 20°.

En general, el sistema de tuberías tendrá una pluralidad de vueltas de la hélice. Las repetidas vueltas de la hélice a lo largo del sistema de tuberías tenderán a asegurar que el flujo en remolino se desarrolle completamente.

Las longitudes de los sistemas de tuberías se realizarán normalmente con la misma amplitud relativa y ángulo de la hélice a lo largo de su longitud; sin embargo, uno de ellos o ambos pueden variar. Además, la parte helicoidal puede extenderse a lo largo de toda la longitud del sistema de tuberías, o puede extenderse solo a lo largo de una parte de él, para "acondicionar" el flujo y simplificar la conexión del sistema de tubería con otras tuberías.

El sistema... [Seguir leyendo]

1. Un craqueador petroquímico que comprende un horno de craqueado, una torre de enfriamiento, un compresor de gas craqueado y sistemas de tuberías, los sistemas de tuberías comprenden una parte helicoidal de tubería situada entre el horno de craqueado, a través de la torre de enfriamiento, al compresor de gas craqueado, caracterizado porque la línea central (40) de la parte de sistema de tuberías helicoidales sigue un recorrido helicoidal, la amplitud (A) de la hélice es igual o inferior a la mitad del diámetro interior (DI) de la parte helicoidal del sistema de tuberías para proporcionar una línea de visión a lo largo del paso interno de la parte del sistema de tuberías.

2. Un craqueador petroquímico según la reivindicación 1, caracterizado porque la parte de sistema de tuberías tiene una pluralidad de vueltas de la hélice.

3. Un craqueador petroquímico según la reivindicación 1 o la reivindicación 2, caracterizado porque la parte de sistema de tuberías tiene una amplitud variable y/o un ángulo de hélice variable a lo largo de su longitud.

4. Un craqueador petroquímico según la reivindicación 1 o la reivindicación 2, caracterizado porque la parte de sistema de tuberías tiene sustancialmente la misma amplitud y ángulo de hélice a lo largo de su longitud.

5. Un craqueador petroquímico según cualquier reivindicación anterior, caracterizado porque la parte de sistema de tuberías se extiende a lo largo de toda la longitud del sistema de tuberías.

6. Un craqueador petroquímico según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque la parte de sistema de tuberías sólo se extiende a lo largo de parte del sistema de tuberías.

7. Un craqueador petroquímico según cualquier reivindicación anterior, caracterizado porque el eje (30) de rotación helicoidal es una línea recta.

8. Un craqueador petroquímico según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque el eje de rotación helicoidal es curvo.

9. Un craqueador petroquímico según cualquier reivindicación anterior, caracterizado porque la parte de sistema de tuberías tiene una sección transversal sustancialmente circular.

10. Un craqueador petroquímico según cualquier reivindicación anterior, caracterizado porque la amplitud de la hélice es menor o igual a 0, 4 del diámetro interior (DI) de la parte de sistema de tuberías.

11. Un craqueador petroquímico según cualquier reivindicación anterior, caracterizado porque el ángulo de la hélice es menor o igual a 15°.

12. Un craqueador petroquímico según cualquier reivindicación anterior, caracterizado porque la parte de sistema de tuberías tiene una superficie interior sin ranuras ni nervaduras.

13. Un método para hacer sistemas de tuberías y utilizar el sistema de tuberías en un craqueador petroquímico que comprende un horno de craqueado, una torre de enfriamiento y un compresor de gas craqueado, el sistema de tuberías está situado entre el horno de craqueado, a través de la torre de enfriamiento, al compresor de gas craqueado, y que comprende una parte en donde la línea central (40) de la parte de sistema de tuberías sigue un recorrido helicoidal y la amplitud (A) de la línea central helicoidal (40) es menor o igual a la mitad del diámetro interior (DI) de la parte de sistema de tuberías, el método para hacer el sistema de tuberías incluye las siguientes etapas:

proporcionar una extrusora (200) para extruir una tubería recta (210) ;

proporcionar un aparato de conformación (220) aguas abajo de dicha extrusora para la conformación del tubo extruido en una forma helicoidal de tal manera que la amplitud (A) de la línea central helicoidal (40) es menor o igual a la mitad del diámetro interior (DI) de la parte de sistema de tuberías;

y extruir un tubo recto desde la extrusora y conformar el tubo hasta la forma helicoidal (230) utilizando el aparato de conformación.

14. Un método según la reivindicación 13, caracterizado porque el aparato de conformación (220) comprende un miembro rotatorio (222) , cuyo eje de rotación es generalmente paralelo al eje de extrusión, dicho miembro rotatorio tiene un agujero (224) en el mismo a través del cual pasa el tubo, en donde el agujero (224) en el miembro rotatorio (222) está situado de modo que el eje de rotación pasa a través del agujero pero está desplazado del desde del agujero, para producir una parte helicoidal en donde la amplitud de la hélice es menor o igual a la mitad del diámetro interior del sistema de tuberías y es relativamente constante a lo largo de la longitud de la parte.