ES2599009T3

ES2599009T3 - Un reactor de depósito agitado presurizado abierto y un método para mezclar gas y lechada entre sí

Info

Publication number: ES2599009T3
Application number: ES09828696.6T
Authority: ES
Inventors: Stig-Erik Hultholm; Launo Lilja; Bror Nyman; Pertti Pekkala; Mikko Ruonala; Jari Tiihonen; Jussi Vaarno
Original assignee: Outotec Oyj
Current assignee: Metso Corp
Priority date: 2008-11-25
Filing date: 2009-11-13
Publication date: 2017-01-31
Anticipated expiration: 2029-11-13
Also published as: EP2361145B1; CL2011001205A1; AU2009321552A1; PE20120242A1; EA020355B1; WO2010061054A1; CA2743254A1; EP2361145A1; CN102223946A; EP2361145A4; FI20080633A0; FI121002B; BRPI0921584A2; EA201190016A1; DK2361145T3; CA2743254C; CN102223946B; AU2009321552B2; ZA201104689B

Abstract

Un aparato para procesar una lechada con un alto contenido en sólidos o con sólidos of alto peso específico y un gas alimentado al interior de éste, por lo cual el aparato (1) comprende al menos un reactor vertical abierto (2), que consiste en dos tubos instalados de manera anidada, un tubo interior y un tubo exterior (4,5), en el que el tubo interior está provisto de un mezclador de corriente descendente y elementos (17) para intensificar la alimentación del gas, caracterizado porque fijado a la sección inferior del reactor vertical está un reactor horizontal cilíndrico (3), el cual está provisto de mezcladores radiales (7) que fluidifican los sólidos y producen un flujo de circulación desde el reactor horizontal al tubo exterior (5) del reactor vertical.

Description

DESCRIPCION

Un reactor de deposito agitado presurizado abierto y un metodo para mezclar gas y lechada entre s^

Campo de la invencion

La invencion se refiere a un aparato para realizar procesos hidrometalurgicos en condiciones presurizadas. El 5 aparato consiste en un reactor vertical alto y un reactor horizontal presurizado localizado debajo de este. El reactor vertical por su parte comprende dos tubos anidados de tipo Venturi, de tal modo que la parte superior del tubo interior esta provista de un mezclador de corriente descendente y de elementos que intensifican la absorcion del gas en la lechada. La lechada se alimenta al tubo interior para que fluya hacia abajo y el gas de reaccion se alimenta por la parte superior del tubo interior en al menos un punto. El reactor vertical se conecta en su seccion inferior a un 10 reactor horizontal de tipo autoclave, el cual esta provisto de mezcladores radiales eficaces para mantener la suspension de lechada en movimiento y lograr un flujo ascendente para transportar la suspension de lechada al interior del tubo exterior del reactor vertical. En el metodo segun la invencion, la duracion del tiempo de contacto que tiene lugar bajo presion entre el gas y la lechada se extiende por medio del reactor horizontal.

Antecedentes de la invencion

15 Se describe un aparato en la patente de EE.UU. 4.648.973, en la cual se alimenta gas que contiene oxfgeno a un reactor presurizado abierto, conocido como reactor contador de burbujas, principalmente a su seccion superior, donde este se dispersa en una suspension de solidos y disolucion por medio de tubos Venturi. El reactor vertical comprende dos tubos anidados, por los cuales fluye la suspension de lechada hacia abajo en el tubo interior al fondo del reactor y desde allf hacia arriba por el tubo exterior anular que rodea el tubo interior. El reactor vertical funciona 20 bien siempre y cuando este en funcionamiento, pero el problema con el reactor es la dificultad de volver a poner la suspension de lechada en movimiento despues de una interrupcion, puesto que durante una pausa los solidos se asientan en el fondo del reactor y forman un lecho inamovible. Se han realizado esfuerzos para resolver este problema, por ejemplo, haciendo muescas en forma de cuna en el extremo inferior de tubo interior, de tal modo que poner en movimiento la disolucion por encima del lecho sea mas facil. Tambien, es posible iniciar el movimiento

25 mediante bombeo por pulsacion. Asimismo, alimentar el gas por debajo del lecho de solidos sedimentados pone la

suspension en movimiento de forma suficiente para que el flujo en el reactor se ponga en marcha. Sin embargo, los medios presentados son a menudo insuficientes y, en particular, si el contenido en solidos de la lechada o la densidad de los solidos es alta, el reactor tiene que ser vaciado antes de ponerlo en marcha de nuevo.

Los reactores autoclave horizontales son de por sf conocidos y estan cerrados con el fin de mantener la presion.

30 Objeto de la invencion

El reactor vertical descrito en la tecnica anterior, en otras palabras, un autoclave abierto, funciona perfectamente en condiciones normales, pero como se dijo antes, la puesta en marcha tras una interrupcion suele producir dificultades insuperables, en especial si la altura del reactor es, por ejemplo, superior a 30 m.

El objeto del aparato segun esta invencion es eliminar los inconvenientes de un reactor vertical anteriormente

35 presentado, combinando un reactor vertical abierto con un reactor horizontal, el cual es un reactor horizontal de tipo

autoclave. El dimensionamiento apropiado del reactor vertical hace posible alcanzar la presion deseada en la seccion inferior del reactor y en el reactor horizontal, y la magnitud de la presion en cambio depende del material a tratar y la densidad de la lechada. Cuando un reactor horizontal se dimensiona de tal modo que su volumen corresponde, como mmimo, al volumen de los solidos en la lechada a mezclar y esta provisto de mezcladores 40 radiales eficaces, pueden evitarse las desventajas de un reactor vertical y el aparato actua como un reactor presurizado, el cual esta no obstante abierto en su extremo superior. La ventaja de un reactor horizontal conectado a un reactor vertical, ademas de lo anterior, es el tiempo de residencia proporcionado por el reactor horizontal para las reacciones entre la lechada y el gas alimentado al aparato. El grado de llenado de lechada en el reactor horizontal en el metodo y aparato segun la invencion es del l00%, debido a que el espacio requerido para el gas esta en la 45 seccion superior del reactor vertical y en este caso la eficacia del reactor horizontal en particular es alta. En un autoclave normal el grado de llenado de lechada es como maximo de aproximadamente 80%, debido a que tambien se necesita dejar el espacio requerido para el gas.

El objeto del aparato y metodo segun la invencion, es eliminar los inconvenientes descritos acerca del equipo de la tecnica anterior y presentar un aparato sencillo para mezclar mas eficazmente el gas de reaccion dentro de la 50 lechada, aumentando la intensidad del mezclamiento y extendiendo las burbujas de gas que se forman dentro de la lechada con el fin de lograr las reacciones deseadas.

Compendio de la invencion

Las caractensticas esenciales de la invencion seran evidentes en las reivindicaciones anexas.

La invencion se refiere a un aparato para procesar lechada con un alto contenido en solidos o solidos con un alto 55 peso espedfico y el gas alimentado dentro de esta. El aparato comprende al menos un reactor vertical abierto, que

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consiste en dos tubos anidados uno dentro del otro, un tubo interior y un tubo exterior, donde el tubo interior esta provisto de un mezclador de corriente descendente y elementos para intensificar la alimentacion del gas. Es tipico del aparato que tenga un reactor horizontal cilmdrico fijado en la seccion inferior del reactor vertical, y que el reactor horizontal este provisto de mezcladores radiales que fluidifiquen los solidos y produzcan un flujo circulante desde el reactor horizontal al interior del tubo exterior del reactor vertical.

Es tipico del aparato que el volumen del reactor horizontal sea de 20 - 80% del volumen total del aparato, y que la altura del reactor vertical sea muchas veces mayor que el diametro D de su seccion central. Preferiblemente, hay una seccion de expansion en la parte superior del reactor vertical, en la cual se forma una superficie interior y una exterior sobre el tubo interior de tal modo que el area transversal de la parte anular, entre la superficie exterior del tubo interior y el tubo exterior, es como maximo igual al area transversal de la parte anular entre el tubo interior y el exterior en las otras secciones del reactor vertical. El diametro del tubo exterior en la seccion de expansion es 2 - 20 veces el diametro D del tubo exterior de la seccion central del reactor.

Segun una realizacion de la invencion, las secciones superiores de las superficies exterior e interior del tubo interior tienen forma conica. En una realizacion, una grna en forma de cono dirigida hacia dentro desde el borde del tubo exterior se situa por encima de la seccion superior del tubo interior. La grna en forma de cono se construye para ascender desde el borde del tubo exterior en un angulo de 30 - 75° en una distancia que es 0,1 - 0,2 veces el diametro de la expansion y posteriormente para descender en un angulo de 15 - 50°.

Segun una realizacion de la invencion, el tubo interior del reactor vertical se extiende en su borde inferior dentro del reactor horizontal en una distancia que es 0,1 - 0,14 veces la altura del reactor horizontal.

Las cuchillas de los mezcladores del reactor horizontal se situan preferiblemente a una altura que es 0,70 - 0,85 veces la altura del reactor horizontal y los mezcladores se hacen girar en direcciones opuestas.

En una realizacion de la invencion, un voladizo del borde inferior del tubo exterior del reactor vertical se extiende hacia dentro del reactor horizontal en un angulo de 100 - 140° hasta el nivel de las cuchillas del mezclador del reactor horizontal. La union entre el reactor vertical y el reactor horizontal esta provista adicionalmente de deflectores, que estan unidos a la seccion inferior del tubo interior y estan dirigidos hacia afuera en una distancia a una relacion de 0,2 - 0,3 veces el diametro del tubo interior. Los deflectores de la union estan situados en el lado opuesto de un voladizo del tubo exterior del reactor vertical y simetricamente en un angulo de 110 - 130° entre sf Los deflectores de la union de los reactores se extienden en elevacion desde el borde superior del reactor horizontal hasta la altura de las cuchillas del mezclador.

En una realizacion de la invencion, el reactor horizontal esta provisto de deflectores situados alrededor de cada mezclador, dirigidos hacia las paredes del reactor horizontal.

El aparato segun la invencion tambien puede formarse a partir de una combinacion de varios reactores verticales y horizontales, por lo cual el numero de reactores verticales y de reactores horizontales fijados a los mismos es 2 -10, conectandose los reactores horizontales entre sf y entre cada uno hay un tabique de separacion que posee aberturas para el flujo. Segun una alternativa, el tubo interior de un reactor vertical en la combinacion se conecta a la seccion anular de otro reactor vertical. Una combinacion de varios reactores tambien puede colocarse en forma de U.

La invencion tambien se refiere a un metodo para procesar lechada con un alto contenido en solidos o solidos con un alto peso espedfico y el gas alimentado dentro de esta en un aparato abierto, donde se forma una alta presion hidrostatica en su seccion inferior, de tal modo que la lechada y el gas alimentado dentro de esta se hacen fluir hacia abajo en el tubo interior de al menos un reactor vertical abierto y hacia arriba en el tubo exterior del reactor vertical. Es tfpico del metodo que la suspension de lechada y gas se dirija desde el tubo interior del reactor vertical al reactor horizontal cilmdrico fijado debajo del reactor vertical, para prolongar el tiempo de residencia de las reacciones entre la lechada y el gas, y que la suspension se hace subir desde el reactor horizontal al tubo exterior del reactor vertical por medio de mezcladores que fluidifican los solidos y producen un flujo de circulacion desde el reactor horizontal al reactor vertical. En este metodo, el tubo interior esta provisto de un mezclador de corriente descendente y elementos para intensificar la alimentacion del gas. Los mezcladores en el reactor horizontal son mezcladores radiales.

En el metodo segun la invencion, el volumen del reactor horizontal se dimensiona para que corresponda como mmimo con el volumen de solidos de la lechada tratada en el aparato.

Segun una realizacion del metodo, con el fin de conducir el gas que fluye con la lechada para que entren de nuevo en circulacion desde el tubo exterior del reactor vertical al tubo interior, la suspension de gas y lechada se hace fluir desde el tubo exterior al espacio de expansion de la seccion superior y a traves de su estructura de canal similar a una garganta al tubo interior. Segun una realizacion, el area transversal de la estructura de canal similar a una garganta disminuye hacia el centro de la seccion de expansion y el caudal de la lechada se regula hasta el intervalo de 0,9 - 1,2 m/s.

Es tfpico del metodo segun la invencion, que los mezcladores del reactor horizontal produzcan corrientes de suspension radiales que se arremolinan unas contra otras y que estos flujos que corren unos contra otros sean

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atenuados por los deflectores situados en las uniones de los reactores y por medio de un voladizo en la seccion inferior del tubo exterior, y que la direccion de la corriente de lechada se desvfe para que fluya hacia arriba dentro del tubo exterior.

Segun una realizacion de la invencion, el procesamiento de la lechada y gas se realiza en una combinacion formada por varios reactores verticales y horizontales. En este caso, la transferencia de la suspension de lechada desde una configuracion de reactor vertical y horizontal a otra, tiene lugar a traves de reactores horizontales interconectados. Segun una alternativa, la suspension de lechada tambien puede reciclarse dirigiendola desde el tubo interior de un reactor vertical a la seccion anular de otro reactor vertical.

Lista de dibujos

La Figura 1 es una seccion vertical del aparato segun la invencion,

La Figura 2 presenta con mas detalle una vista lateral de la seccion superior del aparato,

La Figura 3 muestra con mas detalle una vista lateral de la seccion inferior del aparato, y

La Figura 4 presenta un aparato, que comprende varios reactores verticales y reactores horizontales interconectados.

Descripcion detallada de la invencion

Un aparato segun la invencion, que comprende una combinacion de reactor vertical y horizontal, es particularmente ventajoso para procedimientos qmmicos, en donde una lechada con un alto contenido en solidos o una lechada en la que los solidos tienen un alto peso espedfico, se oxida por medio de un gas que contiene oxfgeno y se desea que tenga una alta eficacia de oxfgeno. Un alto contenido en solidos en la presente memoria significa que el contenido en solidos de la lechada es de aproximadamente 40 - 70%. En este caso, a menudo hay dificultades para lograr un contacto eficaz entre el gas y la lechada sin una presion suficientemente alta, tal como, por ejemplo, presion hidrostatica, y un tiempo de residencia suficientemente alto. El aparato y el metodo segun la invencion, tambien elimina la dificultad de poner en marcha de nuevo el procedimiento despues de una pausa operacional, puesto que el reactor horizontal se dimensiona para que su volumen corresponda como mmimo al volumen de solidos de la lechada procesada en el aparato. Ademas, el reactor horizontal esta provisto de mezcladores eficaces mediante los cuales los solidos se hacen fluir desde el reactor horizontal al tubo exterior del reactor vertical.

El aparato y el metodo segun la invencion se describen con mas detalle por medio de los dibujos anexos. La Figura 1 muestra que el aparato 1 consiste claramente en dos partes, un reactor vertical 2 abierto por la parte superior y un reactor horizontal 3, los cuales estan conectados entre sf. Ambos reactores tienen sus propios elementos de mezclamiento. En relacion al reactor vertical, este comprende dos tubos anidados, un tubo interior 4 y un tubo exterior 5. La lechada a procesar que esta formada por solidos y lfquido, se alimenta mediante un metodo conocido a la seccion superior del tubo interior o a la seccion inferior del reactor horizontal.

La altura del reactor vertical es siempre muchas veces la de su diametro, cuando el diametro D se mide desde la seccion central del tubo exterior del reactor vertical. El reactor vertical puede construirse a la altura deseada, por ejemplo, entre 10 - 80 m y el reactor vertical es el dibujo cortado mostrado. Cuanto mas alto es el reactor vertical, mas alta es la presion hidrostatica de la seccion inferior del reactor vertical y del reactor horizontal. Las materias primas que tienen bajo contenido en metal, tales como relaves mineros, pueden procesarse en el reactor de manera economica. En este caso, por ejemplo, cuando se procesan los materiales sulffdicos, las condiciones pueden regularse de tal modo que la temperatura de la lechada en la seccion superior del reactor vertical este casi en el punto de ebullicion, de tal modo que el equilibrio del agua del procedimiento pueda manipularse por medio de la evaporacion. Cuando se usan materiales de sulfuro y oxfgeno, el calentamiento puede incluso funcionar de forma autogena.

Obviamente, la parte superior del tubo exterior en el reactor vertical es mayor que la del tubo interior, de tal modo que la lechada que fluye en el espacio anular entre el tubo exterior y el interior puede desviarse para que fluya de nuevo al tubo interior. Un elemento o mezclador 6 se instala en la seccion superior del tubo interior 4, proporcionando un flujo descendente lo mas fuerte posible a la lechada. Al menos dos mezcladores 7 se instalan en la cubierta del reactor horizontal cilmdrico, los cuales proporcionan un flujo poderoso y al mismo tiempo una energfa eficaz de mezclamiento. Puede haber varios mezcladores en el reactor horizontal, dos de los cuales pueden observarse en el dibujo. Los requisitos operacionales de los mezcladores situados mas cerca del reactor vertical, incluyen de forma adicional que los mezcladores preferiblemente formen un flujo ascendente en la lechada hacia el tubo exterior 5 del reactor vertical. Los mezcladores del reactor horizontal estan dimensionados de tal modo, que el poder que estos proporcionan sea suficiente como para poner en movimiento los solidos que se han sedimentado en el reactor durante una pausa operacional y hace que estos fluyan por los tubos del reactor vertical. Si se ha de alimentar gas adicional al reactor horizontal, los mezcladores tambien debenan de ser capaces de dispersar dicho gas en la lechada.

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El reactor vertical en el aparato segun la invencion, es en principio del tipo descrito en la patente de EE.UU. 4.648.973 y este se conecta por su seccion inferior a un reactor horizontal cilmdrico de tipo autoclave. En su forma mas basica, el reactor horizontal es de un unico segmento y el reactor vertical esta conectado a su seccion central. El reactor horizontal esta provisto preferiblemente de al menos dos mezcladores dirigidos hacia abajo de su seccion de cubierta, y estan situados a ambos lados del reactor vertical.

En el caso segun las figuras 1 y 2, una seccion de expansion 8 se forma en la seccion superior del reactor vertical. En la seccion de expansion, la parte superior del tubo interior 4 se forma de tal modo que tiene una superficie interior 9 y una superficie exterior 10. La superficie exterior del tubo interior esta conformada de tal modo, que el area transversal del espacio anular de los tubos interior y exterior se queda mas o menos igual que en la seccion central del reactor vertical. Cuando el reactor es operacional, la superficie del lfquido 11 en el reactor es mayor que el borde superior del tubo interior. La seccion superior 12 de la superficie exterior del tubo interior y la parte superior 13 de la superficie interior, estan conformadas preferiblemente como un cono de tal modo que disminuyen la resistencia a la fluidez.

El reactor vertical ademas puede estar provisto, por encima de la seccion superior del tubo interior y de su borde superior 14, de una gma en forma de cono 15 dirigida hacia adentro desde el borde del tubo exterior. Se construye una gma cono para ascender desde el borde del tubo exterior hacia arriba primero en un angulo de 30 - 75° en una distancia de 0,10 - 0,2 veces el diametro de la expansion 8 y despues descender en un angulo de 15 - 50°. La parte de la gma cono en el angulo descendente, se dirige hacia el centro de la expansion y se extiende preferiblemente a la extension ilustrada de la superficie interior 9 del tubo interior. En este caso, se forma una estructura de canal similar a una garganta dirigida hacia el tubo interior, a traves de cuyo canal la suspension de lechada y gas que ha subido por el tubo exterior se desvfa para que fluya de nuevo al tubo interior. La distancia de la gma cono desde el tubo interior, tambien puede determinarse segun el tamano de una parte del gas de circulacion que se desea poner de nuevo en circulacion. Cuando la gma cono se conforma y situa de tal modo que el area transversal del canal obtenida mediante este medio se reduce de manera uniforme y el caudal de la lechada se regula en el intervalo de 0,9 - 1,2 m/s, es posible poner casi el 100% del gas de vuelta en circulacion.

Se pretende usar la gma cono en tales condiciones donde se desea poner de nuevo en circulacion el gas, el cual fluye hacia arriba con la lechada en la seccion anular 16 circunscribiendo los tubos interior y exterior, es decir, que fluya hacia abajo en el tubo interior 4 del reactor. El gas a mantener en la corriente es, por ejemplo, un gas que contiene oxfgeno, que aun no ha tenido tiempo de reaccionar con la suspension.

Si se desea separar de la corriente, el gas que fluye con la lechada en la seccion de expansion, no se utiliza la gma cono. El gas a separar del flujo es por otra parte un gas inerte, por ejemplo, nitrogeno o dioxido de carbono, el cual es retirado de la corriente de lechada en la seccion de expansion del reactor (no mostrado con detalle en el dibujo). La estructura de la seccion de expansion 8, se forma segun el gas a procesar, de tal modo que el diametro d del tubo exterior puede ser de aproximadamente 2 - 20 veces el diametro D del tubo exterior en la seccion central del reactor. Cuanto mayor es la cantidad de gas a retirar de la circulacion, mayor es el diametro de la seccion de expansion. La lechada procesada se retira, por ejemplo, de la seccion superior del reactor por metodos conocidos como el sobreflujo.

Al menos un punto de estrangulamiento se situa en el tubo interior en la seccion tubular del reactor vertical, tal como un tubo Venturi 17, y el gas que se alimenta a la lechada se suministra al punto de estrangulamiento o por encima de este, como se describe en la patente de EE.UU.4.648.973. Cuando el gas se alimenta al reactor vertical, la presion requerida es menor que cuando se alimenta al reactor horizontal. Sin embargo, cuando sea necesario, tambien puede suministrase gas extra al reactor horizontal.

En su seccion inferior, el reactor vertical 2 se conecta al reactor horizontal 3. El volumen del reactor horizontal se dimensiona de tal modo, que corresponda como mmimo al volumen de los solidos en la lechada a procesar en el aparato. La Figura 3 ilustra con mas detalle la union de los reactores. El tubo interior 4 del reactor vertical se hace que se extienda hacia el interior del reactor horizontal en una distancia que es 0,10 - 1,14 veces la altura del reactor horizontal. Parte del tubo exterior 5 del reactor vertical se conecta a la seccion de cubierta del reactor horizontal, pero una parte del borde inferior, el voladizo 18, preferiblemente en el intervalo de 100 - 140°, se hace que se extienda hacia el interior del reactor horizontal, esencialmente al nivel de las cuchillas 19 de los mezcladores del reactor horizontal 7.

Los mezcladores del reactor horizontal son mezcladores radiales, por lo que su funcion es fluidificar los solidos en la lechada y producir la circulacion del reactor vertical. Las cuchillas de los mezcladores estan situadas a una altura desde el fondo del reactor que es aproximadamente 0,70 - 0,85 veces la altura del reactor. En autoclaves normales, los mezcladores estan situados mucho mas abajo, debido a que si estuvieran a la altura segun esta invencion estos estanan mayormente en el espacio para el gas. En el aparato segun la invencion, los mezcladores del reactor horizontal se hacen girar en direcciones opuestas y el impacto producido por los flujos arremolinandose de nuevo entre sf causado por los mezcladores, es atenuado por el voladizo 18 orientado hacia abajo antes mencionado y posteriormente por los deflectores 20 situados en las uniones de los reactores. Estos deflectores estan unidos a la seccion inferior del tubo interior y estan dirigidos hacia afuera de este. Pese a que los deflectores en la union de los reactores 20 igualan el impacto sobre la corriente de lechada causado por los mezcladores del reactor horizontal 7,

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los deflectores y mezcladores estan dimensionados y situados de tal modo que juntos aumentan el flujo de circulacion desde el reactor horizontal al reactor vertical. La anchura de los deflectores de la union 20 es preferiblemente de aproximadamente 0,2 - 0,3 veces el diametro del tubo interior. En terminos de elevacion, estos deflectores se extienden desde la altura del borde superior 21 del reactor horizontal hasta la altura de las cuchillas de los mezcladores. Los deflectores son dos en numero y estan situados en el lado opuesto a la seccion orientada hacia abajo 18 del tubo exterior y simetricamente en un angulo de 110 -130° entre su

El modelo de mezcladores usado en el reactor horizontal se elige segun la lechada a procesar y pueden ser, por ejemplo, mezcladores de tipo turbina de aspa inclinada, por ejemplo, mezcladores de seis cuchillas, donde el angulo de la cuchilla esta en el intervalo de 28 - 38°, de tal modo que el consumo de energfa se produzca de la manera mas ventajosa posible. Los mezcladores tambien pueden ser de tipo hoja, donde las cuchillas de mezclador se perfilan, por ejemplo, de tal modo que el angulo de la cuchilla y la anchura de la cuchilla disminuyan hacia la punta de la cuchilla. Si se alimenta gas adicional al reactor horizontal, los mezcladores del reactor horizontal no solo desvfan el flujo hacia arriba, sino que tambien dispersan el gas eficazmente. Un modelo aplicable de mezclador, es el mezclador inferior del aparato mezclador descrito en la patente de EE.UU. 7.070.174, que funciona bien en la fluidificacion de solidos diffciles. El reactor horizontal ademas esta provisto preferiblemente de deflectores 22 situados alrededor de cada mezclador, y el numero de estos por mezclador es 2-3. Los deflectores se dirigen hacia las paredes del reactor horizontal, pero no entre el mezclador y el reactor vertical.

La funcion de los mezcladores y deflectores del reactor horizontal, como la de la estructura de la union de los reactores anteriormente descritos, es desviar la suspension de lechada-gas que sale del tubo interior del reactor vertical para que fluya de nuevo hacia arriba en la seccion anular 16 del reactor vertical.

Cuando se procesa un material que requiere, por ejemplo, un largo tiempo de residencia en el aparato segun la invencion, puede usarse una combinacion que consiste en varios reactores verticales y horizontales para procesar la lechada y gas, por lo cual los reactores horizontales estan conectados entre sf, por ejemplo, de la manera mostrada en la Figura 4. Se coloca un tabique divisor 23 entre los reactores horizontales, que esta no obstante provisto de aberturas para el flujo 24, a traves de las cuales se hace fluir la suspension de lechada desde un reactor horizontal a otro. Sin embargo, el aparato esta disenado de tal modo que la lechada circula por cada reactor vertical antes de ser transferida al siguiente compartimiento. Si el procedimiento requiere circulacion interna, por ejemplo, desde una etapa posterior en la direccion del flujo al extremo frontal del procedimiento, es preferible implementar esto dirigiendo la lechada desde el tubo interior de algun reactor vertical en el extremo de cola del aparato a una mayor presion, hasta la seccion anular de algun reactor vertical anterior, hasta un punto donde la presion hidrostatica sea menor, de tal modo que no se requiera tubenas de bombeo separadas. El aparato multietapa de la Figura 4 esta en forma de tren, es decir, todas la etapas son consecutivas, pero para ahorrar espacio tambien es posible construirlo, por ejemplo, en forma de U. El numero de dispositivos de reactor verticales y horizontales en la combinacion esta tfpicamente entre 2 y 10.

En situaciones normales, el aparato y el metodo segun la invencion, funcionan de tal modo que la lechada formada de solidos y lfquido a procesar se alimenta al tubo interior 2 del reactor vertical o al reactor horizontal 3. El mezclador del tubo interior 6 se fija a tales revoluciones que se logra un mdice de aumento en la corriente de lechada en la parte anular 16 entre el tubo exterior e interior, al cual incluso las partfculas de solidos mas gruesas de la lechada se elevan. Un gas, tal como oxfgeno, se alimenta al tubo Venturi 17, o a la zona proxima a este, del tubo interior. La suspension de lechada que se forma, dentro de la cual se mezcla el gas dispersado, se presiona a lo largo del tubo interior hasta la seccion inferior del tubo por medio del mezclador del tubo interior. En la seccion inferior, la suspension se descarga en el reactor horizontal y se mezcla con la lechada que esta allf. Por medio de los mezcladores y de la estructura de union del reactor, una cantidad correspondiente de lechada se hace subir desde el reactor horizontal hacia dentro del tubo exterior del reactor y subir en la seccion anular hacia la expansion de la seccion superior. La direccion de la suspension en la seccion superior del reactor vertical, se desvfa gracias al efecto de succion del mezclador del tubo interior para que fluya de nuevo hacia abajo. Como se dijo anteriormente, la seccion de expansion esta provista de manera ventajosa de una grna en forma de cono 15, por si se desea poner de nuevo en circulacion el gas no disuelto en la lechada. Si se desea descargar el gas no disuelto, no se usa una grna en forma de cono y el area transversal de la expansion se dimensiona segun la cantidad de gas a purgar.

Cuando el aparato se pone en marcha despues de una pausa operacional, es preferible poner en marcha los mezcladores del reactor horizontal primero, de tal modo que la lechada sedimentada pueda ponerse en movimiento. Cuando el mezclador de reactor vertical tambien se pone en marcha despues de esto o de forma simultanea, el reactor se hace funcionar en condiciones operacionales normales. Los mezcladores del reactor horizontal en particular deben ser lo suficientemente eficaces para que incluso ante los mayores requisitos de energfa, es decir, cuando el contenido en solidos de la lechada es alto o los solidos tienen un alto peso espedfico, la velocidad punta de las cuchillas de los mezcladores pueda mantenerse en un nivel adecuado. Esto quiere decir, una velocidad punta de (5 - 7 m/s) en la cual el desgaste de las cuchillas es aun insignificante.

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REIVINDICACIONES

1. Un aparato para procesar una lechada con un alto contenido en solidos o con solidos of alto peso espedfico y un gas alimentado al interior de este, por lo cual el aparato (1) comprende al menos un reactor vertical abierto (2), que consiste en dos tubos instalados de manera anidada, un tubo interior y un tubo exterior (4,5), en el que el tubo interior esta provisto de un mezclador de corriente descendente y elementos (17) para intensificar la alimentacion del gas, caracterizado porque fijado a la seccion inferior del reactor vertical esta un reactor horizontal cilmdrico (3), el cual esta provisto de mezcladores radiales (7) que fluidifican los solidos y producen un flujo de circulacion desde el reactor horizontal al tubo exterior (5) del reactor vertical.
2. Un aparato segun la reivindicacion 1, caracterizado porque el volumen del reactor horizontal (3) es 20 - 80% del volumen de todo el aparato (1).
3. Un aparato segun la reivindicacion 1, caracterizado porque la altura del reactor vertical (2) es mucha veces superior al diametro D de su seccion central.
4. Un aparato segun la reivindicacion 1, caracterizado porque una superficie exterior (10) y una superficie interior (9) se forman sobre el tubo interior en una seccion de expansion (8) de la parte superior del reactor vertical, por lo cual el area transversal de la seccion anular entre la superficie exterior del tubo interior y el tubo exterior es como maximo igual al area transversal de la seccion anular entre el tubo interior (4) y el tubo exterior (5) en las otras partes del reactor vertical.
5. Un aparato segun las reivindicacion 4, caracterizado porque el diametro del tubo exterior en la seccion de expansion (8) de la parte superior del reactor vertical es 2 - 20 veces el diametro D del tubo exterior (5) en la seccion central del reactor.
6. Un aparato segun las reivindicaciones 1 y 4, caracterizado porque las secciones superiores (12,13) de las superficies exteriores e interiores del tubo interior estan realizadas de forma conica.
7. Un aparato segun las reivindicaciones 1 y 4, caracterizado porque una grna cono (15) dirigida hacia adentro desde el borde del tubo exterior (5) esta situada por encima de la seccion superior (12, 13) del tubo interior.
8. Un aparato segun la reivindicacion 7, caracterizado porque la grna cono (15) se construye para ascender desde el borde del tubo exterior en un angulo de 30 - 75° hasta una distancia que es 0,1 - 0,2 veces el diametro de la expansion (8) y posteriormente para descender en un angulo de 15 - 50°.
9. Un aparato segun la reivindicacion 1, caracterizado porque el tubo interior (4) del reactor vertical se extiende en su borde inferior hacia el interior del reactor horizontal (3) hasta una distancia que es 0,1 - 0,14 veces la altura del reactor horizontal.
10. Un aparato segun la reivindicacion 1, caracterizado porque las cuchillas de los mezcladores (19) del reactor horizontal estan situadas a una altura que es 0,70 - 0,85 veces la altura del reactor horizontal.
11. Un aparato segun la reivindicacion 1, caracterizado porque los mezcladores del reactor horizontal se hacen girar en direcciones opuestas.
12. Un aparato segun la reivindicacion 1, caracterizado porque un voladizo (18) del borde inferior del tubo exterior del reactor vertical (5) se extiende al interior del reactor horizontal (3) en un intervalo de 100 - 140° hasta el nivel de las cuchillas (19) de los mezcladores del reactor horizontal (7).
13. Un aparato segun la reivindicacion 1, caracterizado porque la union del reactor vertical y horizontal esta provista de deflectores (20), que estan fijados a la seccion inferior del tubo interior y estan dirigidos hacia afuera de ad, en una distancia que esta en el intervalo de 0,2 - 0,3 veces el diametro del tubo interior (4).
14. Un aparato segun las reivindicaciones 1 y 12, caracterizado porque los deflectores (20) de la union de los reactores vertical y horizontal estan situados en el lado opuesto de un voladizo (18) del tubo exterior del reactor vertical y simetricamente en un angulo de 110 -130° entre sf.
15. Un aparato segun la reivindicacion 13, caracterizado porque los deflectores (20) de la union del reactor se extienden en terminos de elevacion, desde el borde superior (21) del reactor horizontal hasta la altura de las cuchillas del mezclador (19).
16. Un aparato segun reivindicacion 1, caracterizado porque el reactor horizontal (3) esta provisto de deflectores (22) situados alrededor de cada mezclador (7), y estan dirigidos hacia las paredes del reactor horizontal.
17. Un aparato segun la reivindicacion 1, caracterizado porque el aparato consiste en una combinacion de varios reactores verticales y horizontales, por lo cual el numero de reactores verticales y de horizontales unidos a estos es de 2 -10, los reactores horizontales estan conectados entre sf y un tabique de separacion (23) provisto de aberturas para el flujo (24) se situa entre cada uno de estos.

5

10

15

20

25

30

35
18. Un aparato segun la reivindicacion 17, caracterizado porque en la combinacion el tubo interior (4) de un reactor vertical se conecta a la seccion anular (16) de otro reactor vertical.
19. Un aparato segun la reivindicacion 17, caracterizado porque la combinacion de multiples reactores tiene una disposicion en forma de U.
20. Un metodo para procesar una lechada con un alto contenido en solidos o solidos con un alto peso espedfico y un gas alimentado al interior de esta en un aparato abierto (1), en la seccion inferior del cual se forma una alta presion hidrostatica, por lo cual la lechada y el gas alimentado dentro de esta se hacen fluir hacia abajo en el tubo interior (4) de al menos un reactor vertical abierto (2), estando provisto el tubo interior (4) del reactor vertical de un mezclador y elementos de corriente descendente (17) para intensificar la alimentacion del gas, y para que suba en el tubo exterior (5) del reactor vertical, caracterizado porque la suspension de lechada y gas se dirige desde el tubo interior (4) del reactor vertical a un reactor horizontal ciimdrico (3) el cual esta provisto de mezcladores radiales (7) unidos debajo del reactor vertical con el fin de alargar el tiempo de residencia de las reacciones entre la lechada y el gas, y desde el reactor horizontal, la suspension se hace subir dentro el tubo exterior (5) del reactor vertical por medio de mezcladores radiales (7) que fluidifican los solidos y producen un flujo de circulacion desde el reactor horizontal al reactor vertical.
21. Un metodo segun la reivindicacion 20, caracterizado porque el volumen del reactor horizontal (3) se dimensiona para que corresponda como mmimo al volumen de solidos en la lechada a procesar en el aparato.
22. Un metodo segun la reivindicacion 20, caracterizado porque con el fin de poner el flujo de gas con la lechada de nuevo en circulacion desde el tubo exterior (5) del reactor vertical al tubo interior (4), la suspension de gas y lechada se hace fluir desde el tubo exterior (5) hasta dentro de un espacio de expansion (8) de la seccion superior y a traves de su estructura de canal similar a una garganta hasta dentro del tubo interior (4).
23. Un metodo segun la reivindicacion 22, caracterizado porque el area transversal de la estructura de canal similar a una garganta se hace mas pequena hacia el centro de la seccion de expansion (8) y el caudal de la lechada es regulado en el intervalo de 0,9 - 1,2 m/s.
24. Un metodo segun la reivindicacion 20, caracterizado porque las cuchillas (7) del reactor horizontal (3) logran flujos de lechada radiales que corren unos contra otros.
25. Un metodo segun las reivindicaciones 20 y 24, caracterizado porque los flujos que corren unos contra otros se atenuan por medio de deflectores (20) situados en la union de los reactores y un voladizo (18) de la seccion inferior del tubo exterior y la direccion del flujo de lechada se desvfa para que suba hasta dentro del tubo exterior (3).
26. Un metodo segun la reivindicacion 20, caracterizado porque el procesamiento de la lechada y gas se realiza en una combinacion de varios reactores verticales y horizontales.
27. Un metodo segun la reivindicacion 26, caracterizado porque la transferencia de la suspension de lechada desde un dispositivo de reactor vertical y horizontal a otro, tiene lugar a traves de reactores horizontales interconectados.
28. Un metodo segun la reivindicacion 26, caracterizado porque la suspension de lechada se recicla dirigiendola desde el tubo interior (4) de un reactor vertical hasta la seccion anular (16) de otro reactor vertical.