ES2202494T3

ES2202494T3 - Relleno ceramico con canales para camas termicas y cataliticas.

Info

Publication number: ES2202494T3
Application number: ES96944885T
Authority: ES
Inventors: Ko C. Lang; Jun Huang
Original assignee: Lantec Products Inc
Current assignee: Lantec Products Inc
Priority date: 1995-12-29
Filing date: 1996-12-23
Publication date: 2004-04-01
Anticipated expiration: 2016-12-23
Also published as: JP2000502788A; KR19990076861A; AU1338497A; CN1144019C; AU703013B2; EP0873491A1; DE69628942D1; EP0873491A4; EP0873491B1; DE69628942T2; US6071593A; CA2239195C; ATE244063T1; HK1015026A1; CN1206458A; WO1997024572A1; US5851636A; CA2239195A1

Abstract

SE FORMA UN ELEMENTO INTEGRADO CERAMICO (500) A PARTIR DE UNA PILA DE PLACAS CERAMICAS (502) QUE TIENEN HILERAS PARALELAS (504) QUE FORMAN SURCOS PARALELOS ENTRE MEDIO. LOS SURCOS FORMAN CANALES POR CONTACTO CON LA SUPERFICIE DE UNA PLACA CONTRAPUESTA. LAS HILERAS (504) PUEDEN ACOPLARSE A LOS EXTREMOS DE LAS HILERAS DE UNA PLACA ADYACENTE O INTERCALARSE CON LAS HILERAS (504) DE UNA PLACA CONTRAPUESTA PARA FORMAR CANALES MAS PEQUEÑOS. LAS PLACAS (502) SE ADHIEREN ENTRE SI COCIENDO UNA PILA DE PLACAS (502) EN ESTADO CRUDO O ADHIRIENDO PLACAS CURADAS (502) POR MEDIO DE UN ADHESIVO INORGANICO, COMO EL SILICATO SODICO. LA CAIDA DE PRESION Y EL AGRIETAMIENTO PUEDEN REDUCIRSE Y LA TRANSFERENCIA DE MASA Y LA EFICIENCIA TERMICA AUMENTARSE AGRANDANDO LAS ENTRADAS (542) A LOS CANALES Y REALIZANDO PERFORACIONES EN LAS PLACAS ENTRE LAS HILERAS (504). LOS ELEMENTOS PUEDEN PREMONTARSE PARA FORMAR UNIDADES MAS GRANDES ANTES DE COLOCARLOS EN UNA COLUMNA ARROLLANDO BANDAS METALICAS EN TORNO A UN CONJUNTO DEELEMENTOS.

Description

Relleno cerámico con canales para camas térmicas y catalíticas.

Campo técnico

La presente invención se refiere a procedimientos que utilizan camas de rellenos cerámico para calentar y/o hacer reaccionar un cuerpo de fluido o para que actúe como un portador para un catalizador y, más particularmente, la invención se refiere a dichos procesos que utilizan rellenos mejorados de cerámica para las camas.

Antecedentes de la invención

Las camas térmicas regenerativas son usadas para capturar y almacenar calor de una primera corriente caliente de fluido y, a continuación, para transferir el calor a un segundo cuerpo de fluido frío antes de que a éste se le haga reaccionar, por ejemplo por combustión, oxidación, reducción o por cualquier otro proceso químico, bien reaccione en presencia o ausencia de un catalizador.

Originalmente, se utilizó grava como el elemento de relleno para la cama. Las sillas cerámicas y los anillos de Raschig se han utilizado durante décadas. Como las sillas y los anillos de Raschig rellenaban aleatoriamente en la cámara del intercambiador de calor, podían ser apilados localmente en una orientación que bloqueara el flujo. Este flujo no es uniforme a lo largo de toda la cama de material, y la caída de presión a través del intercambiador de calor que contiene sillas, grava o anillos es relativamente alta, normalmente alrededor de 25,4 cm de agua. Además, las zonas localmente inmovilizadas pueden atrapar fluido el cual puede contaminar el flujo del segundo fluido o puede ser expulsado al entorno.

Recientemente, el uso de columnas monolíticas de material cerámico para las columnas del intercambiador de calor en un sistema regenerativo oxidante térmico para limpiar el gas de combustión ha sido descrito en la patente de los Estados Unidos nº 5.352.115. Las columnas monolíticas tiene una menor caída de presión y reducen la contaminación experimentada con el relleno aleatorio de sillas o anillos.

Las columnas monolíticas que portan una capa de catalizador, también se usan en procesos catalíticos para sintetizar o convertir corrientes gaseosas en otros productos y en el tratamiento de gases de escape de los motores de combustión o de procesos industriales. Las columnas cerámicas están revestidas con materiales catalíticos, tales como metales de tierras raras. Sin embargo, es caro fabricar columnas monolíticas. Además, las columnas monolíticas son rígidas y frágiles. Tras ciclos repetidos de calentamiento y refrigeración, la columna puede desarrollar grietas por tensiones y romperse o fragmentarse en pequeñas piezas. La columna se hace inoperativa requiriendo la sustitución del elemento monolítico. Esto puede ser bastante caro en el caso de columnas revestidas con metales nobles o tierras raras, o con compuestos metálicos que contengan platino o paladio, rodio, etc. Además, los canales en las columnas monolíticas son estancos al gas lo que no a la dispersión lateral del gas que fluye en los canales.

El documento EP 0 206 067 (STETTNER) describe un cuerpo cerámico estructural que comprende una pluralidad de placas apiladas que tienen nervios paralelos dispuestos sobre una superficie de la misma para proveer canales de flujo a través del cuerpo.

Definición de la invención

De acuerdo con la invención se provee un elemento de relleno cerámico, según la reivindicación 1. Además, de acuerdo con la invención se provee un procedimiento para formar un elemento de relleno cerámico según la reivindicación 9.

Se provee una columna que tiene una arquitectura similar a la columna monolítica de acuerdo con la invención, a una fracción del coste de fabricación de una columna monolítica. En lugar de fabricar la columna como un cuerpo unitario homogéneo, la columna se forma apilando una pluralidad de placas cerámicas. Las placas cerámicas pueden estar curadas o pueden estar en estado verde, sin curar. Las placas tiene ranuras formadas entre los nervios. Cuando las placas están apiladas con los nervios y las ranuras en paralelo respecto de los nervios y de las ranuras sobre una placa opuesta, se forma un elemento que tiene una pluralidad de canales que se extienden a través del elemento.

Los nervios sobre la placa pueden estar adheridos a la superficie opuesta. Si la superficie opuesta es plana y los nervios tienen la misma elevación, la superficie opuesta contacta las caras extremo para formar canales. Los canales permiten que el fluido se transfiera lateralmente debido a la no continuidad de la unión entre superficies opuestas. El volumen y la sección transversal del canal estarán definidos por el volumen y la sección transversal de la ranura. Las placas pueden ser planas y tener formas poligonales regulares o irregulares tales como cuadrada, rectangular, triangular, pentagonal, hexagonal o circular. Las placas pueden tener una sección transversal regular ondulante o una sección transversal poligonal que se repita. Las placas pueden ser del mismo tamaño o pueden aumentar en tamaño y/o disminuir en tamaño en la pila. Las placas pueden estar curvadas en de un cilindro cerrado y cada placa tendrá un diámetro mayor que el de la placa precedente próximo al espesor de la placa precedente. Todas las ranuras son paralelas entre sí, de tal forma que las placas pueden ser apiladas y estar alineadas con las columnas.

El tamaño de las placas y de los elementos formados a partir de las placas depende de la utilidad propuesta de los elementos. Si los elementos se van a usar en un reactor catalítico de vehículo automóvil, los elementos son apilados extremo con extremo y lado con lado para formar una columna. Los elementos son normalmente rectangulares y están formados por placas cuadradas. Las placas pueden serán de 12,7 mm a 304,8 mm, normalmente de 25,4 mm a 101,6 mm, en altura y anchura. El espesor de las placas puede ser de 0,25 mm a 25,40 mm, normalmente de 1,0 a 2,5 mm. La altura de los elementos puede ser de 12,7 mm a 1270 mm, normalmente de 25,4 mm a 308,4 mm.

Si los elementos se van a usar como un relleno aleatorio en una torre, los elementos son preferentemente poligonales en forma, y normalmente tendrán un diámetro de 5 mm a 127 mm, generalmente de 12,7 mm a 76,2 mm. Las ranuras pueden tener una sección transversal curvada, triangular o rectangular. La parte superior de los nervios puede se puntiaguda, plana o redondeada. Se prefiere una parte superior plana cuando las grandes superficies de contacto están unidas para formar un canal cerrado. Las ranuras son preferentemente tan pequeñas como sea posible y con un espaciado tan pequeño como sea posible. Normalmente las ranuras serán de 0,25 mm a 25,4 mm en profundidad y anchura, preferentemente de 1,0 mm a 12,7 mm.

Los elementos de la invención contienen alrededor de la misma cantidad de material cerámico que un elemento monolítico de tamaño equivalente. Sin embargo, los costes de fabricación son considerablemente menores. La placa nervada puede ser fabricada por estampado, colada o extrusión. En una realización, las placas son cortadas en la forma deseada y apiladas sin haber sido tratadas o cocidas en la forma de un elemento. Los elementos formados a partir de placas sin tratar y sin curar, son fabricadas cociendo las pilas de placas sin tratar.

Cuando las pilas están cocidas, las partes de los nervios en contacto con los nervios o pared opuestos se funden entre sí. Sin embargo, los muchos puntos que no se adhieren a los nervios actúan como aliviadores de tensión que acomodan la expansión y la contracción de las placas, e impiden que los nervios o placas se agrieten. Esto puede formar grietas entre los canales. Sin embargo, como los gases del proceso están fluyendo en el mismo sentido, no hay pérdida de rendimiento. De hecho el rendimiento de la transferencia de masa parece haber mejorado permitiendo el trasvase de flujo de gas entre canales. Los bordes afilados sobre las aberturas entre canales pueden alterar la capa límite, incrementando de este modo, la transferencia de masa. La transferencia de masa y el alivio de tensiones está realzado, además, al proveer aberturas en la pared de las placas. Tanto la dispersión lateral de fluido entre canales como las aberturas contribuyen a reducir la caída de presión en la columna. Los ciclos repetitivos de las columnas cerámicas puede ocasionar grietas que se desarrollan en la entrada de la columna. Esta fuente de agrietamiento puede ser reducida y la caída de presión puede ser reducida adicionalmente, ensanchando adecuadamente los canales en sus entradas, por la retirada de una corta longitud de nervio. La dispersión de gas entre canales también aparece mejorar el flujo de la conexión.

Los elementos también pueden estar formados cociendo primero las placas. Las placas curadas son entonces apiladas en un elemento y estabilizadas por adherencia de los elementos precocidos con adhesivo o por unión de las pilas con bandas o envolturas. Las bandas o envolturas pueden ser metálicas o de un material perecedero, tal como una película orgánica plástica, tal como polietileno o envuelta Saran. Los materiales orgánicos perecederos son vaporizados durante el calentamiento inicial del intercambiador de calor o columna de elementos. Sin embargo, la vaporización de adhesivo orgánico tal como una resina de epoxi y/o la película orgánica, añade contaminantes de óxido de carbono a la atmósfera. Se prefiere utilizar un adhesivo refractario inorgánico, tal como un adhesivo de vidrio al agua con silicato para adherir el plástico. El apilado de los elementos en una columna ordenada puede ser facilitado uniendo una pluralidad de los elementos en una estructura de varios elementos, alineando los elementos lado por lado y de arriba a abajo en una pila, y uniendo la pila entre sí por adhesivo o por medio de uniones mecánicas, tales como hilo metálico, tela metálica, elementos de sujeción metálicos o bandas metálicas.

Las placas y los elementos cerámicos están generalmente formados a partir de arcillas refractarias que contienen constituyentes como SiO_{2}, Al_{2}O_{3}, MgO, CaO, K_{2}O_{2}, etc. El elemento cerámico es inerte a los gases que pasan a través del intercambiador de calor regenerativo y permanece sólido a la mayor temperatura conseguida durante el proceso.

Se realizó una prueba comparando una columna formada a partir de elementos formados de placas nervadas de acuerdo con la invención, apiladas con sus canales alineados respecto de una columna monolítica que tiene una superficie con el mismo área. Sorprendentemente, la deformación fue un 20% mayor que al usar los elementos apilados de la invención. Se esperaba que la deformación sería menor, pues las superficies irregulares de los canales formados a partir de elementos colados aumentaría la resistencia al flujo y disminuiría la deformación. Quizá, las superficies rugosas de los canales perturba o altera la capa límite cercana a las superficies e incrementa el mezclado y la reacción entre los gases que fluyen en la capa límite.

Aun cuando los elementos formados por la cocción de placas sin tratar tras el ensamblado en un elemento provee alivio de tensiones en puntos donde las placas no se adhieren, se ha descubierto que los elementos formados a partir de placas precocidas se comportan igual de bien, y ocasionan incluso menos agrietamiento por tensiones. Además, es mucho más barato cocer primero las placas y montarlas después. También las placas rígidas cocidas son más fáciles de manejar que las placas blandas sin tratar. Además, los nervios rígidos y fijados en su sitio en una placa cocida pueden ser presionados entre sí, sin deformar los nervios o la placa. Los nervios flexibles moldeables, en una placa sin tratar, pueden curvarse y estirarse al ser manejados situados ante una fuerza.

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Estas y otras características y ventajas concomitantes a la invención saldrán a relucir a medida que la invención se comprenda mejor mediante la referencia a la siguiente descripción detallada cuando se considera conjuntamente con los dibujos que se acompañan.

Breve descripción de los dibujos

Las figuras 1-8 comprende vistas en perspectiva de placas (que no caen dentro del alcance de la presente invención); y únicamente se muestran a modo de información;

La figura 9 es una vista frontal en alzado de una pila de placas curadas de acuerdo con la invención unidas por una envuelta perecedera;

La figura 10 es una vista frontal en alzado de una pila de placas cocidas;

La figura 11 es una vista en perspectiva de un conjunto de elementos adheridos por bandas de metal;

La figura 12 es una vista isométrica de una realización adicional de la invención que muestra mejoras a la pila;

La figura 13 es una vista en sección realizada a lo largo de la línea 13- 13 de la figura 12; y

La figura 14 es una comparación de caída de presión de un medio de relleno, sillas de 25,4 mm y medios monolíticos.

Descripción detallada de la invención

Haciendo referencia ahora a las figuras 1 y 2, se muestra una placa 10 que puede estar en el estado verde o cocida hasta el estado curado. Las placas curadas pueden ser apiladas y adheridas entre sí por adhesivo o manteniendo mecánicamente las placas apiladas entre sí, mediante por ejemplo, con envoltorios o uniones plásticas, bandas, metales, elementos de sujeción, etc. Las placas 10 en el estado verde o cocido pueden ser apiladas para formar un elemento 12, como se muestra en la figura 2.

La placa 10 contiene una pluralidad de nervios 14 paralelos que se extienden desde la superficie 15 superior del miembro 16 central, y una pluralidad de nervios 18 paralelos que se extienden desde la superficie 17 inferior del miembro 16 central. Entre nervios 14, 14' y 18, 18' contiguos se forman ranuras 21, 23. Las caras 26, 28 opuestas de extremo de nervios 14'' y 18'' de extremo se unen para formar paredes 22, 24 de extremo. Las caras 26, 28 de extremo de nervios 14, 18 intermedios opuestos y contiguos se unen para formar canales 30 que tienen el volumen combinado de las ranuras 21 y 23. Los canales 21, 23 pueden ser cerrados. Preferentemente, el gas puede fugarse a través de las intersecciones de las caras 26, 28 de extremo hacia el canal contiguo. Como se trató en lo que antecede, en lugar de apilar las placas 10 de tal forma que los extremos 26, 28 opuestos de los nervios 14, 18 estén contiguos, las placas pueden ser apiladas con los nervios 14, 18 introduciéndose en las ranuras 21, 23 opuestas para formar dos canales a partir de cada ranura.

Haciendo referencia ahora a las figuras 3 y 4, las placas 110 contienen nervios 114 y ranuras 121 que se extienden desde la superficie 122 superior del miembro 126 de soporte de la placa 110. Las placas 110 se muestran apiladas con las caras 124 de extremo de los nervios 114 fijadas a la cara 128 trasera de la placa 110' opuesta para formar un elemento 140. La cara 128 trasera cierra las ranuras 121 entre nervios para formar canales 132. Los nervios 130 de extremo se unen entre sí para formar una pared 134 de extremo cerrada.

Algunas placas 114 podrían, además, ser apiladas con los nervios opuestos enfrentados y unidos entre sí para formar canales mayores, no mostrado, o algunas de las placas podrían ser apiladas con los nervios introduciéndose en las ranuras y ser adheridos a la parte inferior de las ranuras para formar canales más pequeños.

Haciendo referencia ahora a las figuras 5 y 6, se ilustran una placa 310 y un elemento 312 adicionales. Los nervios 314, 316 y las ranuras 318, 320 están conformadas en paralelo respecto de un nervio 322 central diagonal. Las caras 324, 326 de extremo de los nervios 314, 316 en el elemento 312 se muestran acopladas formando canales 328, 330. Los nervios también podrían estar intercalados con las ranuras para formar canales menores como se muestra en la figura 7.

La placa 400 mostrada en la figura 7 contiene una pluralidad de nervios 402 paralelos que se extienden desde la superficie 404 superior del miembro 406 central, y una pluralidad de nervios 408 paralelos que se extienden desde la superficie inferior de 410 del miembro 406 central. Con el fin de formar una pared 430 lateral plana, una placa 424 opuesta contiene un nervio 418', 420' menos en cada lado del miembro 428 central que la placa 400. El primer nervio 421, 422 de la placa 424 de cada lado del miembro 428 central está indentado 1/2 ranura 432 desde el borde 436 lateral. Los nervios 402, 408 son más estrechos que las ranuras 412, 414 sobre la placa 400, y los nervios 418, 420 sobre la placa 424 son más estrechos que las ranuras 437, 438 ocupando, preferentemente, no más de 1/3 de la distancia entre los nervios 402, 408 ó 418, 420 contiguos.

Como se muestra en la figura 8, se monta un elemento 460 disponiendo los nervios 402, 408 dentro de las ranuras 437, 438 de una placa 424 opuesta, con las caras 442, 444 de extremo de los nervios 402, 408 asentadas sobre las superficies 446, 448 inferiores de las ranuras 437, 438 opuestas. Los nervios 402, 408 dividen cada ranura 437, 438 en 2 canales 450, 452. Los nervios 454, 456 de extremo cierran los extremos abiertos de las placas 424 para formar el pequeño canal 462 de extremo. Un conjunto de placas no curadas es cocido para formar un elemento 460. Las placas 400 y 424 pueden ser precocidas, montadas en una pila 460 y unidas en un elemento por adhesivo o por medidas mecánicas de sujeción como se trató en lo que antecede.

Las placas 400, 424 no necesitan tener nervios que se extiendan desde cada superficie. Las superficies traseras pueden ser planas. Las superficies traseras pueden ser adheridas a las superficies extremo de nervios o a la parte trasera de otra placa. Las ranuras pueden aceptar más de un nervio, como por ejemplo de 1 a 4 nervios. El elemento puede contener todas las placas intercaladas para formar canales menores o algunas placas pueden tener regiones de nervios y ranuras intercalados, y otras regiones donde los extremos de los nervios están fijados a los extremos de los nervios opuestos. Algunas placas pueden contener nervios largos los cuales se introducen en las ranuras y algunos, nervios cortos los cuales entran en las ranuras y algunos nervios cortos los cuales entran en contacto con los nervios de la placa opuesta.

Los elementos en los cuales se adhieren las placas entre sí, forman un cuerpo cerámico frágil. Aun cuando existe alguna libertad de movimiento, allí donde un nervio no se adhiere al extremo de un nervio opuesto o a la superficie interna del soporte central, el elemento todavía puede agrietarse y disgregarse y degradarse al ser calentado y copiado repetidamente durante el proceso térmico regenerativo. De acuerdo con una primera realización de la invención, el elemento 500 mostrado en las figuras 9-10 está formado por placas 502 intercaladas, que no están adheridas entre sí mediante curado por calor o por adhesivo.

La placa 502 tiene una pluralidad de nervios 504 paralelos que se extienden hacia abajo desde el soporte 506 central. El comienzo y fin de los nervios 507 de extremo coinciden con el extremo del miembro central. Los nervios 508 se extienden hacia arriba desde el soporte 506 central. Los nervios 511 de extremo están indentados desde los bordes 513 del soporte central aproximadamente la anchura de un nervio de extremo 507. Cuando las placas 502, 503 son apiladas, los nervios 507 de extremo quedan inmovilizados dentro de los espacios indentados, lo cual impide que las placas no adheridas se deslicen. Los nervios 507 de extremo conjuntamente con los soportes 506 centrales forman paredes 512 de extremo.

Llevaría tiempo colocar cada placa en una columna. Además, se pueden producir roturas durante el manejo de las placas individuales o pilas de placas mientras son llenadas en la cámara de un RTO o columna catalítica o un intercambiador de calor. Como se muestra en la figura 10, una pila de placas puede ser sujetada entre sí, envolviendo las placas a lo largo de las paredes 512 de extremo y de un extremo a otro de la superficie 514 superior y de la superficie 516 inferior, con una envuelta 518 de plástico resistente, preferentemente una envuelta que se contraiga, tal como Saran, que es un copolímero de acetato de vinilo-cloruro de vinilideno. El elemento 520 puede entonces ser manejado como una entidad estable y colocado en la columna o en la parte superior de elementos similares apilados, y/o contiguos a los mismos. Cuando gases calientes entran por primera vez en la columna, la envuelta se descompondrá en productos gaseosos y escaparán por la columna por medio de los gases calientes.

Con el fin de acelerar más el llenado de una columna, no mostrada, una pluralidad de elementos 520 pueden ser unidos entre sí por bandas metálicas 522 para formar un conjunto 524 como se muestra en la figura 11.

Los elementos y los módulos pueden ser montados en conjuntos de diversos tamaños y formas. Preferentemente, el conjunto tiene una configuración en columna rectangular o una configuración en cubo. Los módulos pueden estar alineados con los módulos lado con lado teniendo canales paralelos entre sí, y los módulos extremo con extremo teniendo los canales en la misma alineación axial. Ocho módulos cúbicos de 152,4 mm formarán un conjunto cúbico de 304,8 mm. Dieciocho módulos cúbicos de 101,6 mm también formarán un conjunto cúbico de 304,8 mm.

Sin embargo, como ya se trató en lo que antecede, el uso de películas orgánicas o adhesivos contribuye a contaminar el entorno. Los productos residuales de la combustión de la película orgánica pueden permanecer en la cama. Como se muestra en las figuras 12 y 13, de acuerdo con una segunda realización o la invención, las placas 540 están adheridas entre sí por aplicación de una película de una disolución acuosa de sodio o de silicato potásico (vidrio soluble). El agua se evaporará de la película durante el secado del aire a temperatura ambiente, y se formarán las uniones 532 de sodio o silicato potásico en los puntos de contacto entre las caras 534 de extremo de los nervios 508, 504 y la superficie 536 inferior de las ranuras 538.

Las superficies enfrentadas sin unir permiten la transferencia lateral del gas que fluye entre los canales contiguos. Esto contribuye a un mezclado más eficiente del gas y del líquido, aumentando la transferencia de calor y de masa por volumen de relleno y a disminuir la caída de presión. Se pueden proveer mejoras adicionales en el rendimiento de mezclado y alivio de tensiones formando aberturas 542 en las placas para aumentar la comunicación entre canales contiguos. Esto reducirá más la caída de presión, ya que ensanchará las aberturas de entrada a los canales eliminando una pequeña sección de nervio 544.

Un conocido módulo de relleno de acuerdo con la figura 7 se preparó secando con aire una pila de placas curadas de cerámica revestidas con vidrio soluble para formar un módulo. Los nervios eran de unos 7.0 mm de alto con extremos redondeados y estaban espaciados unos 7,24 mm.

El módulo tenía las dimensiones y propiedades físicas siguientes:

Dimensiones físicas
Espesor de capa	1,5 mm
Dimensiones totales del módulo	304,8 mm x 304,8 mm x 101,6 mm
Área específica de la superficie	689 m^{2}/m^{3}
Peso	1153 kg/m^{3}
Fracción de huecos	60%

Propiedades físicas
Peso específico	2,25-2,35
Absorción de agua (ASTM C373)	< 0,5%
Pérdida en peso de la resistencia por exposición a ácidos	\leq4%
Temperatura máxima de trabajo	1.288ºC
Capacidad calor	920,5 J/kg K
Resistencia al desmenuzamiento en frío	22,3 kPa

El comportamiento del módulo de relleno se comparó con una media de monolito cerámico y con sillas de 25,4 mm y 12,7 mm. Los datos mostrados en la figura 14 son una caída de presión comparadas de las tres medias de relleno que utiliza un flujo de aire a 21ºC.

La profundidad media para conseguir una recuperación calorífica RTO del 95% a 200 fpm para sillas es de casi 2 2/3, tanto como la media de la invención, y la profundidad media para monolito es 1 2/3 tanto como la media de la media multicapa (MLM) de la invención.

La media de la MLM de la invención es la media de recuperación de calor más eficaz y eficiente en relación con su coste para sistemas regenerativos de oxidación térmica (RTO). Los datos de operación confirman que la MLM es la primera mejora sustancial sobre sillas de 25,4 mm y monolito en décadas. La MLM provee eficacias térmicas extremadamente altas. El nuevo relleno MLM supera todas las medias del resto de cerámicas en intercambio de calor, rendimiento energético y caída de presión. Reduce costes de capital y de operación. La MLM ha sido probada en el campo y en laboratorio, y los resultados han sido excepcionales. La MLM se calienta y refrigera más rápidamente; comparada con las sillas, la delgada forma en capas de MLM tiene mucho más de su material en 1 mm de superficie. Además, debido a los canales interconectados (frente a los canales simples aislados en monolito) el gas fluye en todas las direcciones. Esto realza la transferencia de calor así como reduce las tendencias a cerrarse. El relleno MLM es un punto de referencia en la ingeniería. Con los reducidos costes en operación y capital, y mayor rendimiento, la MLM pronto se amortizará.

El material de la MLM se considera ser uno de los mayores avances en el diseño de rellenos en décadas, proporcionando flexibilidad en distintos diseños. La MLM puede ser utilizada en RTO y también es útil en aplicaciones de transferencia de masa que conllevan corrientes corrosivas y alta temperatura tales como una absorción y secado en una planta de ácido sulfúrico, minería, recuperación de mineral, lixiviación, disolución, absorción en una planta petroquímica.

Es de destacar que únicamente se han descrito realizaciones preferidas de la invención, y que numerosas sustituciones, modificaciones y alteraciones son permisibles sin abandonar el alcance de la invención, según se define en las siguientes reivindicaciones.

Claims

1. Un elemento cerámico de relleno que contiene un apilamiento de al menos 2 placas (502, 540), teniendo las mencionadas placas (502, 540) una primera superficie y una segunda superficie, comprendiendo las mencionadas superficies primera y segunda sobre una pluralidad de las placas una pluralidad de nervios (508, 504) paralelos que se extienden desde las mencionadas superficies primera y segunda; teniendo una pluralidad de los mencionados nervios superficies (534) terminales en el mismo plano, estando intercalados los nervios (508, 504) en superficies opuestas de las placas formando una pluralidad de canales paralelos, sustancialmente cerrados, estando provistos medios para enganchar una placa a una placa contigua opuesta para impedir el desplazamiento de las placas en una dirección perpendicular a los canales, comprendiendo el mencionado medio nervios (508) de extremo situados contiguos a los lados de una primera placa estando indentada por el espesor de los nervios (507) de extremo situados sobre los lados de una placa opuesta por medio de la cual cuando las placas (502, 540) están montadas con los nervios (508) de extremo indentados de la primera placa contigua a los nervios (507) de extremo de la placa opuesta, este desplazamiento perpendicular respecto de los canales es impedido y una pared continua está formada por los mencionados nervios (507, 508) de extremo que colaboran de las placas, caracterizado porque los nervios formados sobre las primeras superficies de la mencionada pluralidad de placas están formados paralelos a los nervios formados sobre las segundas superficies de la mencionada pluralidad de placas de tal forma que toda la mencionada pluralidad de canales está dispuesta en paralelo entre sí; en el cual al menos algunos de la mencionada pluralidad de placas contiene aberturas (542) a través de las mencionadas placas entre los mencionados nervios y al menos parte de al menos algunas de las superficies (534) terminales de los mencionados nervios están espaciadas de las superficies primera y segunda de las placas permitiendo el flujo transversal de gas entre los canales.

2. Un elemento cerámico de relleno según la reivindicación 1, que incluye, además, medios para adherir algunas de las mencionadas superficies terminales a una primera superficie de una placa contigua que comprende un adhesivo inorgánico (532).

3. Un elemento cerámico según la reivindicación 2, en el cual el adhesivo es silicato sódico.

4. Un elemento cerámico de relleno según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el cual los nervios sobre la primera superficie de una segunda placa opuesta están espaciados más que la anchura de los nervios sobre la primera superficie de la primera placa.

5. Un elemento cerámico de relleno según cualquiera de las reivindicaciones, en el cual los canales tiene una entrada agrandada.

6. Un conjunto de elementos cerámicos de relleno que comprende una pluralidad de elementos de relleno según se define en la reivindicación 1, situado dentro de un conjunto con sus canales alineados y medios para fijar los elementos entre sí.

7. Un procedimiento de formación de un elemento cerámico de relleno según la reivindicación 1, que comprende las etapas de:

formación sobre superficies primera y segunda de una pluralidad de placas cerámicas (502, 540), una pluralidad de nervios (504, 508) paralelos continuos y ranuras paralelas entre los mismos;

formación de aberturas (542) a través de las mencionadas placas entre los mencionados nervios sobre al menos alguna de la mencionada pluralidad de placas;

apilado de las placas (502, 540) de tal forma que los nervios (504, 508) sobre placas opuestas estén intercalados con las superficies terminales exteriores de los nervios que contactan la primera superficie opuesta para formar sustancialmente canales paralelos cerrados, estando espaciadas al menos partes de al menos algunas de las superficies (534) terminales de los mencionados nervios de las superficies primera y segunda de las placas permitiendo el flujo transversal de gas entre los canales;

enganchado de placas contiguas por indentado de un nervio (508) de extremo sobre una primera placa por la anchura de un nervio (507) de extremo opuesto.