ES2277905T3 - Un dispositivo de inyeccion de fluido secundario entre dos lechos sucesivos que permite realizar y distribuir simultaneamente una mezcla polifasica. - Google Patents
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Abstract
Dispositivo de inyección de un fluido secundario entre dos lechos granulares sucesivos que permite realizar y distribuir una mezcla polifásica entre dicho fluido secundario y un fluido o una mezcla de fluidos que proceden del lecho granular superior, caracterizado porque comprende una cámara de inyección del fluido secundario, porque la inyección de dicho fluido secundario se efectúa al nivel de dicho dispositivo, y porque comprende igualmente medios que permiten la puesta en contacto de dicho fluido secundario y de al menos una parte del fluido o de la mezcla de fluidos procedentes del lecho granular superior y la distribución simultánea de la mezcla que resulta de dicha puesta en contacto con el lecho granular inferior, siendo estos medios unas chimeneas (204) de diámetro sensiblemente constante a lo largo de su eje transversal a la dicha cámara de inyección y perforadas por orificios (208) sobre su pared lateral, comprendiendo el dispositivo de la misma manera chimeneas (206) destinadasal paso de la fracción gaseosa del fluido o de la mezcla de fluido que resultan del lecho granular superior, que atraviesan de manera estanca la cámara, cuya altura es superior a la altura máxima alcanzada por el nivel del líquido, y provistas en su parte superior por una placa que impide la circulación de la fracción líquida del fluido o de la mezcla de fluido que procede del lecho granular superior a través de dichas chimeneas.
Description
Un dispositivo de inyección de fluido secundario
entre dos lechos sucesivos que permite realizar y distribuir
simultáneamente una mezcla polifásica.
La presente invención se refiere a un
dispositivo de inyección de un fluido secundario colocado entre dos
lechos granulares sucesivos y que permite optimizar la mezcla entre
varios fluidos y la distribución de dicha mezcla, siendo efectuado
esto generalmente entre, por una parte, una fase líquida y una fase
gaseosa emitidas desde el lecho granular y, por otra parte, una fase
inyectada que es esencialmente gaseosa y que comprende muy a menudo
al menos en parte hidrógeno. Sin salirse del marco de la invención,
el fluido inyectado puede ser igualmente una fase líquida. Dichos
sistemas de inyección, de mezcla y de distribución están integrados
generalmente en un reactor de lecho fijo, en el que la circulación
de los fluidos es en corriente continua que desciende a través de
dicho o dichos lechos de sólidos granulares.
A lo largo de la presente descripción se hablará
indistintamente de sistemas o de dispositivos de inyección, de
mezcla y de distribución.
La presente invención encuentra, en particular,
una aplicación en todos los casos:
- -
- en los que las fases gaseosas son ampliamente mayoritarias con respecto a las fases líquidas, es decir, en los que la relación volúmica entre el conjunto de gas y el conjunto de los líquidos es a menudo superior a 3 : 1 y habitualmente inferior a
400 : 1 (3 <
\frac{\text{vol. de gas}}{\text{vol. de líquido}} <
400
- -
- en los que las fases gaseosas son minoritarias con relación a las fases líquidas, es decir, en los que la relación volúmica entre el conjunto de los gases y el conjunto de los líquidos es a menudo superior a 0,1 : 1 y habitualmente es inferior a 1 : 1
(0,1 <
\frac{\text{vol. de gas}}{\text{vol. de
líquido}}
- -
- en los que la reacción es fuertemente exotérmica y necesita la introducción en el reactor de un fluido suplementario, que es a menudo un gas, para refrigerar la mezcla de gas/líquido.
- -
- En los que la reacción necesita un contacto estrecho para permitir la disolución de un compuesto más a menudo gaseoso (por ejemplo, hidrógeno H_{2}) en la fase líquida.
La presente invención se aplica, en particular,
en el campo de los sistemas de refrigeración de gas/líquido o de
inyector escalonado como, por ejemplo, los empleados para la puesta
en servicio de las reacciones de hidrocraqueo, de hidrotratamiento,
de hidrodesulfuración, de hidrodesnitrogenación, de hidrogenaciones
selectivas o totales de las fracciones C2 a C5, la hidrogenación
selectiva de las gasolinas de vapocraqueo de los compuestos
aromáticos en fracciones alifáticas y/o nafténicas, la hidrogenación
de las olefinas en las fracciones aromáticas.
Encuentra también su aplicación para poner en
servicio otras reacciones que necesitan una buena mezcla de una fase
gaseosa y de una fase líquida, por ejemplo las reacciones de
oxidación parcial o total, las reacciones de animación, de
acetiloxidación, de ammoxidación y de halogenación en particular de
cloración.
En el campo específico de las reacciones de
hidrodesulfuración, de hidrodesnitrogenación, de hidrocraqueo para
alcanzar conversiones potentes (para obtener un producto que
contiene, por ejemplo, 30 ppm (partes por millón) de azufre o menos,
es necesario tener una buena distribución del gas, pero
principalmente del líquido, puesto que se sitúa con relaciones
volumétricas que varían, en general, entre 3 : 1 y aproximadamente
400 : 1 y más a menudo entre
10 : 1 y aproximadamente 200 : 1 y en el caso de la utilización de una refrigeración un contacto muy bueno entre el gas introducido para efectuar la refrigeración y los fluidos del procedimiento empleados a menudo denominados fluidos del proceso.
10 : 1 y aproximadamente 200 : 1 y en el caso de la utilización de una refrigeración un contacto muy bueno entre el gas introducido para efectuar la refrigeración y los fluidos del procedimiento empleados a menudo denominados fluidos del proceso.
La solución generalmente propuesta, cuando el
fluido a distribuir atraviesa varios lechos catalíticos, consiste
emplear sistemas de inyección escalonados de una carga gaseosa entre
dos lechos catalíticos sucesivos atravesados por una mezcla de
gas/líquido.
Las patentes US 3.353.924, US 3.855.068, US
3.824.080 y US 5.567.396 describen, por ejemplo, sistemas de
inyección de gas escalonado entre dos lechos, en los que la
inyección del gas secundario, la mezcla de gas
secundario/circulación primaria y la distribución de la mezcla están
desacoplados y se efectúan de una manera sucesiva. Por el contrario,
en los dispositivos descritos en la presente solicitud, las
funciones de inyección, de mezcla y de distribución de los dos
fluidos incidentes se realizan simultáneamente en el mismo
sistema.
Una de las ventajas vinculadas con los
dispositivos de acuerdo con la presente invención es también una
disminución muy importante del volumen necesario para estas tres
operaciones. Esta ganancia de volumen al nivel del dispositivo de
inyección, de mezcla y de distribución tiene principalmente la
ventaja y la consecuencia de permitir el aumento en el reactor del
volumen disponible para los lechos de sólidos granulares,
presentando dichos sólidos muy a menudo una actividad
catalítica.
La patente US 4.235.847 describe, de acuerdo con
otro concepto, un sistema en el que son posibles dos inyecciones
secundarias (una de gas y una de líquido). A la salida del lecho, la
circulación de gas/líquido está separada a través de un sistema de
deflectores. El líquido es acumulado al nivel de una bandeja de
diámetro inferior al diámetro del reactor y el gas es inyectado por
debajo de esta bandeja al volumen de líquido acumulado. La mezcla de
gas/líquido (en forma de neblina) es recuperada entonces en la
cabeza de los tubos y es inyectada en el lecho a través de estos
tubos. Este sistema integra la función de mezcla de gas/líquido de
la mezcla al nivel de una sola bandeja, pero presenta el
inconveniente principal de una distribución limitada a un diámetro
inferior al diámetro de la bandeja a causa del sistema de
deflectores. Además, al nivel de las chimeneas, siendo recuperada la
mezcla en un solo nivel, esta bandeja plantea problemas de
flexibilidad de utilización con el caudal líquido. Por último, el
intercambio de calor se realiza en primer lugar desde el gas hacia
el gas y a continuación desde el gas resultante hacia el líquido.
Para una misma zona inter facial desarrollada, existe, por lo
tanto, una pérdida de eficacia en la transferencia de calor
gas/líquido con relación al caso en el que el gas secundario (frío)
se pone en contacto directamente con el líquido.
El documento
US-A-3 946 104 describe un método y
un dispositivo para la obtención de una mezcla gaseosa.
Más precisamente, la invención se refiere a un
dispositivo de inyección de un fluido secundario colocado entre dos
lechos granulares sucesivos que permiten realizar y distribuir una
mezcla polifásica entre el fluido secundario y un fluido o una
mezcla de fluidos que resulta del lecho granular superior. El
dispositivo comprende una cámara de inyección del fluido secundario,
siendo efectuada la inyección de dicho fluido secundario al nivel de
dicho dispositivo, y medios que permiten la puesta en contacto de
dicho fluido secundario y de al menos una parte del fluido o de la
mezcla de fluidos que resultan del lecho granular superior así como
la distribución simultánea de la mezcla que resulta de dicha puesta
en contacto con el lecho granular inferior.
En particular, dicho fluido secundario podrá ser
una fase gaseosa que comprende al menos en parte hidrógeno.
El objeto reivindicado se define en la parte de
la reivindicación independiente 1. Otras características opcionales
forman parte de las reivindicaciones dependientes.
En la invención, dichos medios de puesta en
contacto y de distribución son chimeneas destinadas al paso de la
fracción gaseosa del fluido (206) o de la mezcla de fluido que
resulta del lecho granular superior (204). Las chimeneas (206)
atraviesan de manera estanca la cámara, y su altura es, en general,
superior a la altura máxima alcanzada por el nivel del líquido.
Además, están provistas de una manera ventajosa en su parte superior
con una placa que impide la circulación de la parte líquida del
fluido o de la mezcla de fluido que resulta del lecho granular
superior a través de dichas chimeneas. Además, los dos tipos de
chimeneas (204) y (206) están prolongados de una manera ventajosa a
una distancia h_{t} por debajo de la cámara.
En un modo de realización no reivindicado, los
medios de puesta en contacto son:
- -
- chimeneas (222) que permiten el paso del fluido secundario hacia la parte superior de dicha cámara, presentándose dicha parte muy a menudo en forma de una bandeja,
- -
- tubos o canales de mezcla (224) que atraviesan de forma estanca la cámara, provistos con un orificio en su parte superior que permite el paso y la mezcla del fluido secundario y al menos por una parte del fluido o de la mezcla de fluidos que resulta del lecho granular superior. Los canales de mezcla serán prolongados allí todavía de una manera ventajosa con una distancia h_{t} debajo de la cámara.
La invención se refiere también a un reactor de
lecho fijo que comprende:
- -
- al menos un lecho superior de sólidos granulares,
- -
- al menos un dispositivo de acuerdo con la invención colocado aguas debajo de dicho lecho superior, que permite realizar la mezcla y la distribución de un fluido secundario y de un fluido o de una mezcla de fluidos que resulta de dicho lecho,
- -
- al menos un lecho de sólidos granulares colocado aguas debajo de dicho dispositivo,
- -
- al menos una línea separada de inyección en la cámara de dicho dispositivo del fluido secundario, siendo realizada dicha inyección de una manera preferida sensiblemente perpendicular con relación al eje de dicho reactor.
En este reactor, las fases líquidas y gaseosas
circulan muy a menudo en circulación continua que desciende a través
de dicho o dichos lechos de sólidos granulares.
De una manera preferida, dichos lechos de
sólidos granulares comprenden al menos un sólido granular que
presenta una actividad catalítica.
Los dispositivos y/o el reactor descrito en la
presente solicitud presenta de una manera más particular una
utilización en procedimientos de hidrodesulfuración, de
hidrogenación selectiva o de hidrodesnitrogenación.
Otras ventajas y características de la invención
aparecerán mezcla a partir de la lectura de la descripción dada a
continuación a título de ejemplo de realización.
Las figuras 1 y 2 representan de forma
esquemática dos ejemplos de realización del reactor que permite
incluir los dispositivos de acuerdo con la presente invención.
La figura 3 ilustra un modo de realización de
acuerdo con la invención de un dispositivo de inyección escalonado o
de refrigeración que funciona entre dos lechos catalíticos sucesivos
y que pueden estar colocados, por ejemplo, en uno de los reactores
representados en las figuras 1 y 2.
La figura 4 ilustra un dispositivo de inyección
que no forma parte del objeto reivindicado.
De acuerdo con un modo de realización de un
reactor según la invención, un elemento interno de distribución
(100) está colocado a la cabeza del reactor de lecho fijo que
funciona con circulación de líquido solo o de líquido/gas en
circulación continua descendente. En el caso de que el reactor
funcione en circulación de líquido/gas, la carga líquida y la carga
gaseosa son inyectadas de manera separada en el elemento interno de
distribución situado a la cabeza del reactor y aguas arriba del
primer lecho. Una fracción de gas inyectada en el reactor es
inyectada a un nivel intermedio del reactor entre dos lechos
sucesivos a través del sistema de inyección, de mezcla y de
distribución objeto de la presente invención. Este primer esquema de
utilización de los elementos internos de distribución de acuerdo con
la invención se presenta en la figura 1. Aguas arriba de la cabeza
del reactor, se puede añadir un balón en asociación con el sistema
de distribución para optimizar el intercambio de materia entre la
fase líquida y la fase de gas (figura 2). Este balón estará exterior
al reactor. En este modo de realización, la carga líquida y la carga
de gas son puestas en contacto por burbujeo entre balón y salen de
forma separada del balón para ser inyectadas separadamente en
el
reactor.
reactor.
Más precisamente, el reactor (60) representado
esquemáticamente en la figura 1 es un reactor de lecho fijo de dos
lechos superpuestos que funciona en circulación continua
descendente.
La carga líquida (1) es inyectada en la
proximidad de la cabeza del reactor al nivel del elemento interno de
distribución (100) a través de la línea (3). Este elemento interno
podría elegirse entre cualquier dispositivo de mezcla y/o de
distribución conocido en la técnica anterior. De una manera
ventajosa, el sistema de distribución colocado a la cabeza del
reactor es un dispositivo tal como el descrito en la solicitud de
patente presentada por la Firma solicitante el mismo día que la
presente solicitud. La carga gaseosa (2) es inyectada a dos niveles
aguas arriba del reactor (60): a la cabeza del reactor por la línea
(7) y al nivel intermedio del reactor por la línea (9), a través de
un elemento interno de distribución (200 ó 220) dispuesto entre los
dos lechos sucesivos. En caso de subida de la presión en el elemento
interno de distribución (100) y en la línea (3), un sistema de
compensación de la presión (14) (compuesto por una válvula de
regulación asistida por un sensor de presión diferencial) permite
evacuar una parte del caudal líquido hacia la línea (2) y la cabeza
del reactor. La distribución del caudal de gas inyectado entre las
líneas (7) y (9) es controlada con la ayuda de las válvulas de
regulación (10) y (11). El caudal de gas inyectado en el reactor
(60) por la línea (7) está comprendido habitualmente entre 30 y 70%
en moles del caudal molar total del gas inyectado en el reactor
(60), estando comprendido en (9) este caudal entre 30 y 70% en
moles del caudal molar total del gas inyectado en el reactor (60).
Después de la reacción, el producto es recuperado por la línea
(15).
El reactor (60) descrito en la figura 2 es un
reactor de lecho fijo de dos lechos superpuestos que funciona en
circulación continua descendente. La carga líquida (1) es inyectada
en la cabeza del reactor. La carga gaseosa (2) es inyectada a dos
niveles aguas arriba del reactor (60): en la cabeza del reactor por
la línea (7) y al nivel intermedio del reactor por la línea (9), a
través de un elemento interno de distribución (200 ó 220) dispuesto
entre los dos lechos sucesivos. Para optimizar el intercambio de
materia entre la carga gaseosa y la carga líquida aguas arriba del
reactor, una fracción de la carga gaseosa inyectada en la cabeza es
inyectada a través de la línea y un balón de tampón (50). La
distribución del causal gaseoso inyectado entre las líneas (7), (8)
y (9) está controlada con la ayuda de válvulas de regulación (10) y
(11). El caudal gaseoso inyectado en el reactor (60) por la línea
(7) está comprendido entre 0 y 70% en moles del caudal molar gaseoso
total inyectado en el reactor (60), estando comprendido el caudal
gaseoso inyectado por la línea (8) entre 0 y 70% en moles del caudal
molar gaseoso total inyectado en el reactor (60) y el caudal gaseoso
inyectado por la línea (9) está comprendido entre 30 y 50% en moles
del caudal molar gaseoso total inyectado en el reactor (60). A la
entrada del reactor, la carga líquida puede ser inyectada
directamente al nivel del elemento interno de distribución (100)
situado en la cabeza del reactor a través de la línea (3) o puede
ser inyectado a través de la línea (4), en el balón de tampón (50)
antes de reunirse con el elemento interno de distribución (100) a
través de la línea (13). La fracción del caudal de carga líquida
inyectada en el reactor por la línea (4) está comprendida entre 1 y
99% másico del caudal total líquido inyectado en el reactor y la
fracción del caudal de carga líquido inyectado en el reactor por la
línea (3) está comprendido entre 9 y 1% másico del caudal total
líquido inyectado en el reactor. Después de la reacción, el producto
es recuperado por la línea (15).
Para la inyección escalonada de la carga gaseosa
a un nivel intermedio entre lechos, se proponen dos modos de
realización de la invención, a título ilustrativo y no limitativo.
Por ejemplo, permiten inyectar una fase de gas al nivel intermedio
de un reactor de lecho fijo que funciona en circulación descendente
de líquido solo o de una mezcla de gas/líquido. El objeto es
efectuar igualmente una transferencia de calor inyectando la carga
gaseosa a una temperatura más baja que la circulación principal en
el reactor. La carga gaseosa juega también de una manera ventajosa
el papel de gas de refrigeración. La particularidad de los sistemas
de inyección escalonada propuestos es la presente invención consiste
en integrar simultáneamente la función de mezcla del gas inyectado
con la circulación principal y la función de distribución de la
mezcla resultante delante del lecho inferior.
La figura 3 muestra de forma esquemática un modo
de realización del objeto reivindicado. La figura 4 muestra un
sistema de inyección escalonado no reivindicado.
Según la figura 3, el fluido que comprende
habitualmente una fase mixta de líquido/gas recuperado del lecho
superior (203), circula entonces a través de las chimeneas (204) que
atraviesan una cámara de inyección de gas (201) antes de ser
inyectado al lecho inferior (205). Estas chimeneas (204) están en
comunicación con la cámara de inyección del gas (201) a través de
orificios situados a una y otra parte de cada chimenea. De esta
manera, el gas inyectado es mezclado al nivel de cada chimenea de
inyección. La cámara de inyección del gas es alimentada por una
entrada lateral (202). La presión del gas en la cámara (201) será al
menos igual a la presión en el reactor aumentada con la altura
hidrostática debido al nivel líquido por encima de (200) y a la
pérdida de carga del gas en el paso de los taladros (208). El gas
residual que sale del lecho superior (203) será el evacuado a través
de las chimeneas (206) que atraviesan de una manera estanca la
cámara de inyección del gas (201).
Para el primer sistema (200) de inyección de gas
escalonado, descrito en la figura 3, el principio consiste en
recuperar la mezcla de gas/líquido que resulta del lecho superior
(203), sobre la pared superior de la cámara (201) o se establece un
nivel líquido naturalmente por gravedad. El líquido circula a través
de las chimeneas (204) que atraviesan una cámara de inyección del
gas (201). Esta cámara es alimentada por un conducto (202) a través
de la pared lateral del reactor al menos en un punto. El gas es
inyectado desde esta cámara (201) en la circulación líquida a través
de orificios (208) distribuidos sobre las paredes de las chimeneas
(204). La mezcla de gas/líquido se efectúa, por lo tanto, dentro de
las chimeneas que corresponden a los puntos de inyección de la
mezcla en el lecho inferior. De esta manera, las funciones de mezcla
y de distribución son realizadas al mismo tiempo. Estas chimeneas
están provistas, por lo tanto, de una manera ventajosa con orificios
(208) sobre las paredes laterales para poner en contacto el gas
inyectado con la circulación líquida. Las chimeneas tienen con
preferencia un diámetro sensiblemente constante sobre toda la
longitud de su eje. El diámetro de estas chimeneas es calculado de
acuerdo con cualquier técnica o método conocidos por el técnico en
la materia con el fin de que estas chimeneas se encarguen del
líquido. Este diámetro está comprendido de manera general entre 5 mm
y 50 mm. El diámetro de los orificios es ventajosa inferior a 30%
del diámetro de la chimenea con el fin de crear una pérdida de carga
para el líquido que atraviesa estos taladros más de 10 veces
superior a la pérdida de carga principal a través de las chimeneas
(204). El número y el diámetro de estos taladros son calculados para
crear una pérdida de carga para el gas superior a 103 Pa y con
preferencia superior a 5 x 103 Pa. El número de taladros para
chimeneas está comprendido muy a menudo entre 2 y 6, su diámetro
está comprendido con preferencia entre 0,5 y 15 mm. La diferencia de
altura entre los niveles de estos taladros es al menos 30 mm. La
altura de la cámara de inyección del gas está comprendida
generalmente entre 100 y 300 mm. Esta altura tiene sobre todo un
impacto sobre el intercambio de material gas/líquido. La densidad de
las chimeneas por metro cuadrado es habitualmente superior a 80
chimeneas/m^{2} para asegurar una distribución de los puntos de
inyección de gas/líquido a la cabeza del lecho catalítico. Esta
densidad está comprendida, en general, entre 100 y 700
chimeneas/m^{2} y de una manera preferida está comprendida entre
150 y 500 chimeneas/m^{2}. Por último, las chimeneas (204) están
prolongadas de una manera ventajosa en una distancia h_{t} por
debajo de la cámara de inyección del gas (201) con el fin de evitar
que una parte del líquido se propague por debajo de la cara exterior
de la cámara y de disminuir el espacio comprendido entre el punto de
inyección de la mezcla y la entrada en el lecho. La distancia
h_{t} está comprendida muy a menudo entre 10 y 50 mm. Con el fin
de evitar la separación de la mezcla de líquido/gas antes de su
inyección en el lecho, la distancia entre el fondo de las chimeneas
(204) y la altura del lecho está comprendida entre 0 y 50 mm,
excluyendo 0, y con preferencia entre 0 y 20 mm, excluyendo 0.
Una segunda serie de chimeneas (206), cuya
altura con relación a la pared superior de la cámara (201) es
superior a la altura máxima del nivel del líquido, atraviesan la
cámara de inyección de has de forma estanca antes de desembocar
aguas arriba del lecho secundario. Estas chimeneas tienen la
finalidad de recuperar el gas residual que resulta del primer lecho
para inyectarlo en la dirección del lecho secundario. Estas
chimeneas están recubiertas en la parte superior por una placa
circular (207) de un diámetro igual aproximadamente a dos veces el
diámetro de la chimenea (206) y situada a una altura (con relación
al extremo superior de las chimeneas) habitualmente igual a la
mitad del diámetro de la chimenea (206). El diámetro de estas
chimeneas está comprendido entre 5 y 50 mm. En principio, en el caso
de una inyección escalonada de gas en un reactor de lecho fijo, la
cantidad de gas inyectada a la cabeza del reactor no está en exceso
con relación a la estequiometría de las moléculas a tratar, por lo
tanto la cantidad gaseosa que subsiste a la salida del lecho (203)
es reducida con relación a la cantidad a inyectar. La densidad de
estas chimeneas es, por lo tanto, al menos 2 veces menor que la
densidad de las chimeneas de taladros (204). Estas chimeneas están
prolongadas por debajo de la cámara de inyección de gas de la misma
altura h_{t} con el fin de inyectar todos los fluidos al mismo
nivel en el lecho inferior.
El principio de funcionamiento del dispositivo
de mezcla descrito por la figura 4 consiste en recuperar la mezcla
de gas/líquido que resulta del lecho superior (23), sobre una
bandeja formada por la pared superior (220) de una cámara de
inyección de gas (221) donde se establecerá un nivel de líquido
naturalmente por gravedad. El gas es inyectado en la cámara de
inyección (221). A continuación se inyecta en el volumen de líquido
retenido por la bandeja a través de las chimeneas (222).
La mezcla de gas/líquido que se establece
entonces por encima de la bandeja es inyectada hacia el lecho
inferior (2235) a través de los tubos o canales de mezcla (224) que
están provistos con orificio en su parte superior sumergida en el
líquido y que atraviesan de manera estanca la cámara (221). Por
último, los canales de mezcla (224) serán prolongados de una manera
ventajosa una distancia h_{t} por debajo de la cámara de gas (222)
con el fin de evitar que una parte del líquido se propague por
debajo de la cara externa de la cámara y de disminuir el espacio
comprendido entre el punto de inyección de la mezcla y la entrada en
el lecho.
Para el sistema (220) de inyección escalonado de
gas, descrito en la figura 4, el principio consiste, por lo tanto,
en recuperar la mezcla de gas/líquido que resulta del lecho superior
(223), sobre la pared superior de la cámara (220) donde se va a
establecer un nivel de líquido naturalmente por gravedad. El gas es
inyectado a través de una cámara de inyección (221) y de las
chimeneas (222) en el volumen de líquido retenido por la bandeja. La
cámara de inyección es alimentada por un conducto lateral (221) a
través de la pared del reactor al menos en un punto. En este
sistema, el gas inyectado entra en contacto, por lo tanto, en primer
lugar con el líquido en forma de circulación de burbujas y a
continuación la mezcla de gas inyectado/líquido está en contacto con
el gas residual que resulta del lecho aguas arriba en los canales de
mezcla (224). La presión del gas en la cámara (221) será al menos
igual a la presión en el reactor aumentada con la altura
hidrostática debido al nivel del líquido por encima de la cara
superior de (220) y de la pérdida de carga de gas al paso de los
inyectores (222). La función de mezcla se efectúa, por lo tanto, en
dos etapas. Además, la mezcla final de gas/líquido es efectuada al
nivel de los puntos de inyección hacia el lecho inferior, es decir,
al nivel de los canales de mezcla (224). Las funciones de mezcla y
de distribución se pueden realizar, por lo tanto, también al mismo
tiempo. Las chimeneas destinadas a la inyección de gas (222) tienen
un diámetro comprendido, en general, entre 1 y 50 mm y una altura
mínima de 50 mm para evitar la circulación de líquido en la cámara
(220) a la parada de la unidad. Estas chimeneas están recubiertas de
una manera ventajosa con una cápsula, cuyo diámetro está comprendido
entre 1 y 2 veces el diámetro de la chimenea, la altura es
aproximadamente igual a la altura de la chimenea y el espacio
situado entre la altura de la chimenea y la cápsula es al menos
igual al cuarto del diámetro de la chimenea. La mezcla de
gas/líquido que se establece entonces por encima de la bandeja es
inyectada hacia el lecho inferior (225) a través de los tubos o
canales de mezcla (224) que están provistos con orificios en su
parte superior sumergida en el líquido y que atraviesan de manera
estanca la cámara (220). El diámetro de estos tubos es calculado de
acuerdo con cualquier técnica o método conocidos por el técnico en
la materia, de manera que estas chimeneas no sean encargadas del
líquido. El diámetro de los tubos está comprendido entre 5 mm y 50
mm. El diámetro de los orificios es a lo sumo inferior al 75% del
diámetro del tubo y está comprendido entre 3 y 35 mm. La superficie
total de abertura a través de estos taladros es al menos igual a la
superficie de paso del canal. El número de los taladros es superior
a 2 y está comprendido generalmente entre 2 y 20. De manera
preferida, estos taladros están distribuidos de manera regular sobre
la pared lateral del canal de mezcla con una distancia mínima entre
dos niveles de 30 mm. La distancia entre el orificio inferior de un
canal y la placa superior de la cámara (221) es inferior a la altura
de las chimeneas de inyección del gas (222). Por último, los canales
de mezcla (224) están prolongados de una manera ventajosa una
distancia h_{t} (226) por debajo de la cámara de gas (222) con el
fin de evitar los pasos preferidos del líquido sobre la cara
inferior de la bandeja de distribución y de disminuir el espacio
comprendido entre el punto de inyección de la mezcla y la entrada en
el lecho. La distancia h_{t} está comprendida entre 10 y 50 mm.
Además, con el fin de evitarla separación de la mezcla de
líquido/gas antes de su inyección en el lecho, la distancia entre el
fondo de los tubos (224) y la altura del lecho está comprendida muy
a menudo entre 0 y 50 mm, excluyendo 0 y con preferencia entre 0 y
20 mm, excluyendo 0.
La densidad de las chimeneas (224) por metro
cuadrado es al menos superior a 80 chimeneas/m^{2} para asegurar
una distribución de los puntos de inyección de gas/líquido en la
cabeza del lecho catalítico. Esta densidad estará comprendida, en
general, entre 100 y 700 chimeneas/m^{2} y con preferencia
comprendida entre 150 y 500 chimeneas/m^{2}. La densidad de las
chimeneas (222) está comprendida entre 0,3 y 1 vez la densidad de
los tubos o canales de mezcla (224). De una manera ventajosa, el gas
frío inyectado se puede servir también de gas de refrigeración de la
reacción catalítica.
Claims (8)
1. Dispositivo de inyección de un fluido
secundario entre dos lechos granulares sucesivos que permite
realizar y distribuir una mezcla polifásica entre dicho fluido
secundario y un fluido o una mezcla de fluidos que proceden del
lecho granular superior, caracterizado porque comprende una
cámara de inyección del fluido secundario, porque la inyección de
dicho fluido secundario se efectúa al nivel de dicho dispositivo, y
porque comprende igualmente medios que permiten la puesta en
contacto de dicho fluido secundario y de al menos una parte del
fluido o de la mezcla de fluidos procedentes del lecho granular
superior y la distribución simultánea de la mezcla que resulta de
dicha puesta en contacto con el lecho granular inferior, siendo
estos medios unas chimeneas (204) de diámetro sensiblemente
constante a lo largo de su eje transversal a la dicha cámara de
inyección y perforadas por orificios (208) sobre su pared lateral,
comprendiendo el dispositivo de la misma manera chimeneas (206)
destinadas al paso de la fracción gaseosa del fluido o de la mezcla
de fluido que resultan del lecho granular superior, que atraviesan
de manera estanca la cámara, cuya altura es superior a la altura
máxima alcanzada por el nivel del líquido, y provistas en su parte
superior por una placa que impide la circulación de la fracción
líquida del fluido o de la mezcla de fluido que procede del lecho
granular superior a través de dichas chimeneas.
2. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación
1, en el que dicho fluido secundario es una fase gaseosa que
comprende al menos en parte hidrógeno.
3. Dispositivo de acuerdo con una de las
reivindicaciones 1 y 2, caracterizado porque los medios de
puesta en contacto y de distribución son prolongados a una distancia
h_{t} por debajo de la cámara.
4. Dispositivo de acuerdo con una de las
reivindicaciones 1 a 3, en el que la distancia entre el fondo de las
chimeneas (204) y la cara superior del lecho está comprendida entre
0 y 50 mm, excluyendo 0, y la densidad de las chimeneas (204) es
superior a 80 por metro cuadrado.
5. Reactor de lecho fijo, caracterizado
porque comprende:
- -
- al menos un lecho superior de sólidos granulares,
- -
- al menos un dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 4 colocado aguas debajo de dicho lecho superior, que permite realizar la mezcla y la distribución de un fluido secundario y de un fluido o de una mezcla de fluidos que sale desde dicho lecho,
- -
- al menos un lecho de sólidos granulares colocado aguas debajo de dicho dispositivo,
- -
- al menos una línea separada de inyección en la cámara de dicho dispositivo del fluido secundario, siendo realizada dicha inyección de una manera preferida sensiblemente perpendicular con relación al eje de dicho reactor.
6. Reactor de acuerdo con la reivindicación 5,
en el que las fases líquidas y gaseosas circulan en corriente
continua que desciende a través de dicho o dichos lechos de sólidos
granulares.
7. Reactor de acuerdo con una de las
reivindicaciones 5 ó 6, caracterizado porque dicho o dichos
lechos de sólidos granulares comprenden al menos un sólido granular
catalítico.
8. Utilización del dispositivo y/o del reactor
descrito en una cualquiera de las reivindicaciones precedentes en
procedimientos de hidrodesulfuración, de hidrogenación selectiva o
de hidrodeshidrogenación.
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