ES2238530T3 - Sistema de retencion para lecho granular. - Google Patents
Sistema de retencion para lecho granular.Info
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Abstract
Un sistema para la contención del movimiento hacia arriba del material granular en un recipiente (3) que contiene un lecho del material granular (11) a través del cual fluye un fluido en la dirección hacia arriba; el mencionado sistema se compone de: (a) una cesta flexible y porosa (13) dentro de un recipiente (3) en contacto con la parte superior del lecho del material granular, la citada cesta porosa (13) tiene aberturas que son más pequeñas que las partículas más pequeñas del material granular de manera que el material granular no pueda pasar a través de las aberturas; y (b) una capa de cuerpos sólidos (19) situados dentro de la cesta flexible y porosa (13) en la que los cuerpos sólidos presionan sobre la cesta flexible y porosa contra la parte superior del lecho del material granular (11) y contra las paredes interiores del recipiente cilíndrico (3) por encima del lecho del material granular; los citados cuerpos sólidos en la capa de los cuerpos sólidos (19) tienen el diámetro medio mayor que el diámetro medio de las partículas del material granular (11) y el material que forma los cuerpos sólidos tiene una densidad mayor que la densidad en masa del material granular.
Description
Sistema de retención para lecho granular.
Los componentes en una corriente de fluido pueden
ser convertidos ó retirados por medio de la puesta en contacto del
fluido en el flujo axial con un lecho fijo del material granular que
contiene sustancias específicas que físicamente ó químicamente
interactúan con los componentes en la corriente del fluido. Los
ejemplos incluyen los procesos de adsorción para separar ó purificar
gases ó líquidos, los procesos de reacción química catalítica y la
retirada de los contaminantes de los líquidos mediante el
intercambio de iones. En estas aplicaciones, el material granular
puede estar sometido a fuerzas hidráulicas considerables por medio
del flujo del fluido en la dirección hacia arriba lo que trae en
consecuencia un movimiento no deseado del material granular.
Por ejemplo, en un proceso de adsorción de la
oscilación de la presión, el lecho adsorbente puede estar sujeto a
altas velocidades del flujo del gas en ciertos momentos durante cada
ciclo del proceso. El ciclo del proceso de adsorción de la
oscilación de la presión incluye las siguientes etapas básicas:
adsorción, despresurización, purga y represurización y también puede
incluir la igualación de la presión y proporcionar los pasos de
purga en los que el gas es transferido desde el lecho en la presión
decreciente a otro lecho que tiene la presión constante ó creciente.
En alguno de estos pasos, el gas fluye a través del lecho en la
dirección hacia arriba y si el índice del flujo del gas es
suficientemente alto, puede ocurrir el levantamiento del lecho ó la
fluidización adsorbente.
El levantamiento del lecho puede tener lugar
cuando el volumen alto del flujo del gas está introducido en el
fondo del lecho de flujo axial mientras una cantidad de gas pequeña
ó ninguna fluye desde la parte superior del lecho, por ejemplo,
durante la represurización de la alimentación. Las fuerzas generadas
en la parte del fondo del lecho como resultado de la caída de la
presión pueden exceder el peso del lecho provocando, de esta manera,
que se levante todo el lecho.
La fluidización puede producirse en la parte
superior del lecho debido a la alta velocidad del gas en esta parte
del lecho. Esta situación puede producirse durante la igualación de
la presión ó proporcionar los pasos de purga, por ejemplo, durante
los cuales el gas fluye desde arriba del lecho en un gran volumen
mientras que ningún gas fluye dentro del fondo del lecho. Si la
caída de la presión en la capa superior del lecho excede el peso de
las partículas adsorbentes, se va a producir la fluidización.
Los fenómenos del levantamiento del lecho y la
fluidización no son deseados y pueden afectar de manera negativa la
integridad de los lechos del material granular. El mezclado,
canalización, limpieza del polvo del lecho y el traslado del
material pueden producirse lo que pudiera requerir la interrupción
del proceso para el mantenimiento y reparación y, en algunos casos,
podría requerir la descarga y el nuevo llenado del material granular
en el recipiente. A pesar de que resulta posible diseñar sistemas de
control del flujo del fluido para que la caída de la presión del
fluido orientado hacia arriba no cause excesivas fuerzas de
levantamiento sobre el material granular, este método incluye cierto
riesgo de que puedan producirse todavía el levantamiento del lecho y
la fluidización debido al fallo en los instrumentos. Es deseable
eliminar tal riesgo diseñando los recipientes de tal manera que el
levantamiento del lecho y la fluidización no puedan producirse. La
invención descrita a continuación y definida en las reivindicaciones
que siguen proporciona unos diseños de lecho específicos que
eliminan el levantamiento del lecho y la fluidización en los
procesos que tratan con las corrientes del fluido.
La invención se refiere a un sistema para la
contención del movimiento hacia arriba del material granular en un
recipiente que contiene un lecho del material granular a través del
cual fluye el fluido en la dirección hacia arriba. El sistema está
compuesto de:
- a)
- una cesta porosa y flexible dentro de un recipiente en contacto con la parte superior del lecho del material granular y en contacto con las paredes interiores del recipiente por encima del lecho del material granular donde la cesta porosa tiene aberturas que son más pequeñas que las partículas más pequeñas para que el material granular no pase a través de las aberturas; y
- b)
- una capa de cuerpos sólidos situada dentro de la cesta porosa y flexible donde los cuerpos sólidos presionan la cesta porosa y flexible contra la parte superior del lecho del material granular y contra las paredes interiores del recipiente cilíndrico por encima del lecho del material granular donde los cuerpos sólidos en la capa de los cuerpos sólidos tienen el diámetro medio mayor que el diámetro de una partícula media del material granular y el material que forma los cuerpos sólidos tiene la densidad mayor que la densidad en masa del material granular.
El material granular puede ser material
adsorbente y el fluido puede ser un gas. Los cuerpos sólidos en la
capa de los cuerpos sólidos pueden ser formados del material
seleccionado del grupo que consiste de minerales, materiales
cerámicos y metales. La densidad del material que forma los cuerpos
sólidos en la capa de los cuerpos sólidos normalmente puede tener la
densidad en masa de entre alrededor de 1,5 y alrededor de 8 veces la
densidad en masa del material granular. Los cuerpos sólidos en la
capa de los cuerpos sólidos pueden comprender bolas cerámicas.
El diámetro medio de los cuerpos sólidos en la
capa de los cuerpos sólidos puede ser alrededor de 1,5 y alrededor
de 3 veces mayor que el diámetro medio de la partícula del material
granular. La profundidad de la capa de los cuerpos sólidos puede ser
de alrededor de 3 y de alrededor de 6 pulgadas.
Una pluralidad de cuerpos sólidos adicionales
puede estar situada en la parte superior de la capa de los cuerpos
sólidos. El diámetro medio de estos cuerpos sólidos adicionales
puede ser de alrededor de 10 y de alrededor de 50 mm. Por lo menos
algunos de estos cuerpos sólidos pueden estar situados dentro de la
cesta porosa y flexible. Los cuerpos sólidos adicionales pueden
estar formados del material seleccionado del grupo consistente de
minerales, materiales cerámicos y metales.
Los cuerpos sólidos en la capa de los cuerpos
sólidos pueden estar formados del material seleccionado del grupo
consistente de minerales, material cerámico y metales. Estos cuerpos
sólidos en la capa de los cuerpos sólidos y los cuerpos sólidos
adicionales pueden comprender bolas de cerámica.
El recipiente cilíndrico tiene la cabeza superior
y la cabeza inferior. Por lo menos una parte de los cuerpos sólidos
adicionales puede estar en contacto con la cabeza superior y la
cabeza inferior y su movimiento hacia arriba restringido por las
mismas. Por lo menos algunos de los cuerpos sólidos pueden estar en
contacto con un conjunto de filtro perforado que está en contacto
con la cabeza superior del recipiente cilíndrico y su movimiento
hacia arriba se encuentra restringido por el citado conjunto.
Opcionalmente, por lo menos una parte de los
cuerpos sólidos adicionales puede estar restringida en su movimiento
hacia arriba por la aplicación mecánica de la fuerza que se ejercita
hacia abajo sobre los cuerpos sólidos en la segunda capa.
La invención también se refiere a un conjunto
adsorbente que está compuesto de:
- (a)
- un recipiente cilíndrico que tiene una cabeza superior y una cabeza inferior;
- (b)
- una entrada del fluido y un medio de tubería de salida conectado con la cabeza inferior del recipiente y la entrada del fluido y el medio de la tubería de salida conectado con la cabeza superior para extraer el fluido del recipiente;
- (c)
- un lecho del material granular adsorbente que llena parcialmente el recipiente;
- (d)
- una cesta porosa y flexible dentro del recipiente cilíndrico en contacto con la parte superior del lecho del material granular y con las paredes interiores del recipiente por encima de la parte superior del lecho del material granular donde la cesta porosa tiene aberturas que son más pequeñas que las partículas más pequeñas del material granular de manera que el material granular no pueda pasar a través de las aberturas; y
- (e)
- una capa de cuerpos sólidos situada dentro de la cesta porosa y flexible que presiona la cesta porosa y flexible contra la parte superior del lecho del material granular y contra las paredes interiores del recipiente cilíndrico por encima del lecho del material granular donde los cuerpos sólidos en la capa de los cuerpos sólidos tienen un diámetro medio mayor que el diámetro medio de la partícula del material granular y el material que forma los cuerpos sólidos tiene la densidad mayor que la densidad en masa del material granular.
En el conjunto del adsorbente, la profundidad de
la capa de los cuerpos sólidos normalmente puede tener entre
alrededor de 3 y alrededor de 6 pulgadas. Una pluralidad de cuerpos
sólidos adicionales puede estar situada sobre la parte superior de
la capa de los cuerpos sólidos. El diámetro medio de estos cuerpos
sólidos adicionales puede tener entre alrededor de 10 y alrededor de
50 mm.
El conjunto adsorbente puede comprender además un
conjunto de filtro perforado situado entre los cuerpos sólidos
adicionales y la cabeza superior del recipiente cilíndrico donde por
lo menos algunos de los cuerpos sólidos pueden estar en contacto con
la cabeza superior y el conjunto de filtro perforado.
La presente invención se refiere también a un
método para restringir el movimiento hacia arriba del material
granular en un recipiente que tiene la cabeza superior y la cabeza
inferior y que contiene un lecho de material granular a través del
cual fluye un fluido en la dirección hacia arriba; el mencionado
método se compone de:
- (a)
- suministro de una cesta porosa y flexible que tiene aberturas con las dimensiones más pequeñas que las partículas más pequeñas del material granular de manera que el material granular no pueda pasar a través de las aberturas en la cesta porosa;
- (b)
- instalación de la cesta porosa y flexible en el recipiente cilíndrico en contacto con la parte superior del lecho de material granular y contra las paredes interiores del recipiente cilíndrico por encima de la parte superior del lecho con el material granular; y
- (c)
- colocación de una capa de cuerpos sólidos en la cesta porosa y flexible que presiona en la cesta porosa y flexible contra la parte superior del lecho del material granular y contra las paredes del recipiente cilíndrico por encima de la parte superior del lecho del material granular donde los cuerpos sólidos en la capa de los cuerpos sólidos tienen el diámetro medio mayor que el diámetro medio de la partícula del material granular.
El método puede además comprender las siguientes
características adicionales:
- (e)
- colocación de una pluralidad de cuerpos sólidos adicionales sobre la parte superior de la capa de los cuerpos sólidos donde el diámetro medio de los cuerpos sólidos adicionales es de alrededor de 10 y alrededor de 50 mm; y
- (f)
- colocación de un conjunto de filtro perforado entre los cuerpos sólidos adicionales y la cabeza superior del recipiente cilíndrico donde por lo menos algunos de los cuerpos sólidos están en contacto con la cabeza superior y el conjunto de filtro perforado.
La Figura 1 es un dibujo transversal de un
sistema del recipiente ejemplar que incluye el sistema de la
restricción del lecho granular de la presente invención.
La Figura 2 es una vista aumentada del sistema de
la restricción del lecho de la Figura 1.
La Figura 3 es una ilustración esquemática de la
cesta porosa y flexible, el lecho granular adyacente y las capas
adyacentes mostrados en las Figuras 1 y 2.
La Figura 4 es una vista aumentada de una parte
de la cesta porosa y flexible, el lecho granular adyacente y las
capas adyacentes de la Figura 3.
La Figura 5 es una ilustración isométrica de la
cesta porosa y flexible.
La Figura 6 es una ilustración transversal que
muestra el método de fabricación de la cesta porosa y flexible.
La presente invención se refiere al diseño de
sistemas de retener el material granular en los lechos axiales para
eliminar el levantamiento del lecho y la fluidización debidos al
flujo del fluido hacia arriba. Un lecho del material granular puede
estar retenido por una cesta porosa y flexible situada sobre la
parte superior del lecho y en contacto con las paredes interiores
del recipiente que contiene el lecho. Una capa de los cuerpos
sólidos ó material suelto, denso puede estar situado dentro de la
cesta para impulsar la cesta firmemente contra la parte superior del
lecho del material granular y contra las paredes interiores del
recipiente por encima del lecho del material granular. Una
pluralidad de los cuerpos sólidos más grandes ó densos, el material
suelto pueden estar situados sobre la parte superior de la primera
capa de los cuerpos sólidos para ejercitar una fuerza hacia abajo
sobre la primera pluralidad de los cuerpos sólidos.
La cesta porosa y flexible puede estar hecha, por
ejemplo de una malla metálica tejida que tenga las aberturas más
pequeñas que las partículas individuales más pequeñas del material
granular para que de esta manera las partículas del material
granular no pasen a través del material de la cesta. Otros
materiales pueden ser utilizados para la fabricación de la cesta
porosa y flexible, tales como, por ejemplo, telas ó esteras tejidas
ó no tejidas hechas de materiales metálicos, poliméricos ó
compuestos metálicos / poliméricos. Las características ejemplares
de la cesta porosa y flexible, independientemente del material del
que está hecha, son las siguientes: que la misma normalmente es
suficientemente flexible para poder insertarla dentro del recipiente
adsorbente, por lo general es inerte respecto al fluido que está
siendo procesado en el lecho granular, debería tener las aberturas ó
poros más pequeños que las partículas más pequeñas que se encuentran
en el material granular de manera que las partículas del material
granular no traspase el material de la cesta y normalmente no
produce una bajada de presión inaceptable en el fluido que fluye a
través de las aberturas ó poros. Las paredes laterales de la cesta
deberían tener suficiente largo axial para encerrar ó contener la
mayor parte ó toda la capa ó masa de los cuerpos sólidos ó material
denso, suelto. La cesta debería estar formada del material continuo
y puede estar hecha de piezas unidas del material que tiene
distintas propiedades.
En un ejemplo, la invención se refiere a unos
diseños del lecho adsorbente que elimina el levantamiento de tal
lecho adsorbente y previene la fluidización en los sistemas de
adsorción de la presión oscilante. La invención está ilustrada por
el dibujo transversal de la Figura 1 que constituye un ejemplo del
sistema de contactar el fluido en el lecho granular utilizado en los
procesos de de adsorción de la presión oscilante para la separación
de gas ó líquido. El conjunto del adsorbente 1 comprende el
recipiente cilíndrico 3, la cabeza superior y la cabeza inferior 7.
La cabeza inferior 7 incluye la entrada del fluido y la tubería de
salida 9. El lecho del material granular 11 está soportado por el
conjunto de la pantalla de soporte 13 que puede ser cualquier tipo
de pantalla conocido en la técnica para el soporte del adsorbente
granular ó material catalizador. La cabeza superior 5 incluye la
entrada del fluido y la tubería de salida 15 y un pasillo escalonado
17 a través del cual el material adsorbente y los componentes del
dispositivo que sujeta el lecho están instalados en el
recipiente.
El material granular en el lecho 11 puede ser
cualquier material adsorbente utilizado en un gas ó un proceso de
adsorción de un líquido. De manera alternativa, como se ha
mencionado con anterioridad, el material granular podría ser un
catalizador usado en sistemas de reacciones químicas ó en una resina
de intercambio de iones utilizada para el tratamiento de
fluidos.
Una vista aumentada de la parte superior del
recipiente del absorbente 1 está presentada en la Figura 2. La cesta
porosa y flexible 13, mostrada aquí esquemáticamente y no a escala,
permanece en contacto con la parte superior del lecho 11. La parte
vertical 15 de la cesta está en contacto con la superficie interior
de la pared del recipiente cilíndrico 3 por encima de la parte
superior del lecho 11. La parte vertical 15 de la cesta está en
contacto con la superficie interior de la pared del recipiente
cilíndrico 3 por encima de la parte superior del lecho 11. El
material de la cesta está seleccionado de tal manera que las
aberturas en la pantalla son más pequeñas que las partículas más
pequeñas del material granular del lecho 11.
La cesta porosa y flexible 13 se llena con una
capa de material denso, suelto que comprende una pluralidad de
cuerpos sólidos 19 y que fuerza ó impulsa la cesta de la pantalla de
forma axial contra la superficie superior del lecho 11 y de modo
radial hacia fuera contra las paredes interiores del recipiente 3.
La pluralidad de cuerpos sólidos 19 puede ser cualquier material
denso, suelto que realiza la función de presionar la cesta de la
pantalla 13 contra la superficie de arriba del lecho 11 y de manera
radial hacia fuera contra las paredes interiores del recipiente 3.
Los cuerpos sólidos 19 pueden ser seleccionados de entre las piedras
ó grava, material de empaquetado como objetos extruídos ó
cilíndricos ó bolas sólidas. Los cuerpos sólidos 19 para esta
aplicación pueden ser, por ejemplo, bolas cerámicas ó pellets
cilíndricos tales como los que vende Norton Chemical Product
Division bajo el nombre de Denstone 57. De manera alternativa, el
acero u otras bolas metálicas podrían ser utilizados.
El diámetro medio del material denso, suelto ó
los cuerpos sólidos 19 debería ser mayor que el diámetro medio de
una partícula del material granular y el material que forma los
cuerpos sólidos debería tener una densidad mayor que la densidad en
masa del material granular. La densidad en masa de este material
denso, suelto ó de los cuerpos sólidos 19 puede estar dentro del
rango de alrededor de 1,5 hasta alrededor de 8 veces la densidad en
masa del material granular en el lecho 11. La densidad sólida de la
materia de la que está hecho el material denso, suelto ó los cuerpos
sólidos, puede ser de alrededor de 2,5 hasta alrededor de 13,5 veces
la densidad en masa del material granular en el lecho 11. El
diámetro medio de los cuerpos sólidos individuales 19 puede ser de
alrededor de 1,5 hasta alrededor de 3 veces el diámetro de una
partícula media del material granular del lecho 11. La profundidad
axial de la capa de los cuerpos sólidos 19 puede ser de entre
alrededor de 76,2 y alrededor de 152 mm. (alrededor de 3 y alrededor
de 6 pulgadas).
Opcionalmente, la cantidad del material denso,
suelto ó la pluralidad de los cuerpos sólidos 21 pueden estar
instaladas sobre la parte superior de la capa de material denso,
suelto ó de los cuerpos sólidos 19 como se puede ver en la Figura 2.
Una cantidad suficiente de cuerpos sólidos 21 puede estar instalada
de tal manera que por lo menos algunos de los cuerpos están en
contacto directo con la superficie interior de la cabeza superior 5.
El conjunto de filtro perforado con forma de cúpula 23 que
esencialmente es inflexible puede estar adjunto a la superficie
interior de la cabeza superior 5 y normalmente puede ser coaxial con
la entrada del fluido y la tubería de salida 25. Los cuerpos sólidos
21 pueden estar instalados de manera que por lo menos algunos de
estos cuerpos estén en contacto directo con el conjunto de filtro
perforado 23. El contacto de los cuerpos sólidos 21 con la cabeza
superior 5 y el conjunto de filtro perforado 23 constriñe y previene
que se produzca el movimiento hacia arriba de los cuerpos sólidos
21, cuerpos sólidos 19, la cesta porosa 19 y el material granular en
el lecho 11.
Los cuerpos sólidos 21 pueden ser seleccionados
de entre piedras ó grava, materiales de embalaje tales como objetos
extruídos ó cilíndricos ó bolas sólidas. Los cuerpos sólidos 21 para
esta aplicación pueden ser, por ejemplo, bolas cerámicas ó pellets
cilíndricos como los que vende Norton Chemical Product Division bajo
el nombre de Denstone 57. De manera alternativa, se pueden utilizar
bolas de acero u otros metales.
Opcionalmente, por lo menos algunos de los
cuerpos sólidos 21 pueden quedar restringidos en su movimiento hacia
arriba por la aplicación mecánica de la fuerza hacia abajo usando
medios apropiados sobre los cuerpos sólidos en la segunda capa. Un
medio de aplicación de tales fuerzas puede ser mediante pistones
situados dentro de unas toberas (que no están mostradas) en la
cabeza superior 5 activada mediante muelles ó la presión de gas.
Normalmente, el diámetro medio de los cuerpos
sólidos 21 puede estar entre alrededor de 10 y alrededor de 50 mm.
Los agujeros en el conjunto de filtro perforado 23 preferentemente
son más pequeños que el diámetro medio de los cuerpos sólidos
21.
El material granular en el lecho 11, la cesta
porosa 13 y el material denso, suelto que comprende los cuerpos
sólidos 19 y 21 puede estar introducido con facilidad a través del
pasillo escalonado 17 dentro del interior del recipiente. El
deflector del flujo 27 puede estar adjunto a la cabeza superior 5 ó
a la entrada del fluido y la tubería de salida 25 por medio de
abrazaderas (no mostradas aquí) y sirve para distribuir el fluido
que fluye dentro del conjunto de filtro perforado de manera uniforme
dentro del lecho 11 durante el flujo del fluido hacia abajo y
extraer el fluido de manera uniforme del lecho 11 durante el flujo
del fluido hacia arriba.
Una sección alternativa de un conjunto del
adsorbente 1 está mostrada de forma esquemática (no a escala) en la
Figura 3. La cesta flexible y porosa 13 está presentada entre la
capa de los cuerpos sólidos 19 y la parte superior de los cuerpos
sólidos 19 y la parte de arriba del lecho 11 y entre la capa de los
cuerpos sólidos 19 y la pared interior del recipiente 3 por encima
de la parte superior del lecho 11. El tamaño y la densidad de los
cuerpos sólidos 19 pueden ser seleccionados dentro del rango
descrito con anterioridad para que la cesta flexible y porosa 13
esté presionada ó impulsada firmemente contra la superficie de
arriba del material granular en el lecho 11 y también firmemente
contra la pared interior del recipiente 3. Este último contacto
puede prevenir que las partículas pequeñas del material granular en
el lecho 11 pasen entre la pantalla y la pared bajo las condiciones
de un flujo fuerte del gas. La pluralidad de los cuerpos sólidos 21
que son más grandes que los cuerpos sólidos 19, ejercen una fuerza
hacia abajo sobre los cuerpos sólidos 19. Por lo menos una parte de
los cuerpos sólidos 21 puede estar contenida dentro de la cesta
flexible y porosa 13 y si así fuera también podría proporcionar una
fuerza adicional hacia fuera contra la cesta flexible y porosa 13 y
la pared del recipiente 3. La Figura 4 presenta una sección
aumentada de la Figura 3 para mostrar con más claridad los
componentes del lecho 11, la cesta flexible y porosa 13, cuerpos
sólidos 19 y los cuerpos sólidos 21.
La cesta flexible y porosa 13 está presentada en
vista isométrica (no a escala) en la Figura 5. El diámetro de la
cesta, preferentemente, puede ser de alrededor de 6,35 hasta
alrededor de 25,4 mm (alrededor de 0,25 hasta alrededor de 1,0
pulgada) mayor que el diámetro interior del recipiente en el que la
cesta vaya a ser instalada. La altura de la cesta puede ser mayor
que la profundidad de la capa de los cuerpos sólidos 19 y puede
extenderse de manera adyacente a la pluralidad de los cuerpos
sólidos 21 según está mostrado en las Figuras 3 y 4. La relación
entre la altura y el diámetro de la cesta normalmente está entre
alrededor de 0,03 y alrededor de 0,10 pero otras relaciones se
pueden utilizar si así se desea.
La cesta flexible y porosa se puede fabricar, por
ejemplo, de una malla metálica tejida que tiene las aberturas más
pequeñas que las partículas más pequeñas individuales del material
granular. Otros materiales pueden ser utilizados para una cesta
flexible y porosa, tales como, por ejemplo, telas ó esteras tejidas
ó no tejidas hechas de materiales metálicos, poliméricos ó
compuestos metálicos / poliméricos. Las características ejemplares
de la cesta porosa y flexible, independientemente del material del
que está hecha, son las siguientes: que la misma normalmente es
suficientemente flexible, debe ser inerte respecto al fluido que
está siendo procesado en el lecho granular, debe tener aberturas ó
poros más pequeños que las partículas más pequeñas entre el material
granular y no debe de producir una bajada de presión inaceptable al
fluido que fluye a través de las aberturas ó los poros. Las paredes
laterales de la cesta deben tener el largo axial suficiente para
encerrar ó contener una parte mayor ó toda la primera capa ó masa de
los cuerpos sólidos ó material denso, suelto. La cesta debe estar
formada de un material continuo y puede estar hecha de piezas unidas
del material que tiene propiedades diferentes.
Un método ejemplar para la fabricación de las
cestas flexibles y porosas 13 está presentado (no a escala) en la
Figura 6. Primero, se forma un cilindro de un material de pantalla
seleccionado en el que el diámetro del cilindro es de alrededor de
6,35 hasta alrededor de 25,4 mm (alrededor de 0,25 hasta alrededor
de 1,0 pulgadas) mayor que el diámetro interior del recipiente
dentro del cual la mencionada cesta estará instalada y asimismo es
alrededor de 2 a 4 pulgadas mayor que la altura vertical deseada de
la cesta terminada. Con el fin de conseguirlo, un trozo del material
de pantalla de una dimensión apropiada está formado para que tenga
una forma cilíndrica y se juntan los bordes de una forma adecuada
como soldadura por puntos ó soldadura fuerte. Se prepara una pieza
circular plana de un material de pantalla apropiado con un diámetro
aproximadamente igual que el diámetro del cilindro descrito con
anterioridad. La parte del fondo del cilindro de pantalla está
doblada según está mostrado en la sección de la pared 29 y los
bordes de la pieza circular de la pantalla están doblados según está
mostrado en el elemento 31 para conseguir una junta de cierre 33.
Las partes adyacentes de la pantalla en la junta de cierre 33 se
unen entonces según un método apropiado como soldadura por puntos ó
soldadura fuerte para terminar la cesta flexible y porosa. Otros
métodos de fabricación pueden ser utilizados si así se desea.
La cesta flexible y porosa terminada puede quedar
instalada dentro del recipiente del absorbente 1 enrollando la cesta
hasta conseguir un bulto pequeño, introduciendo este bulto a través
del pasillo escalonado 17 y desenrollando con cuidado la cesta
enrollada y colocándola sobre la superficie de arriba del lecho 11.
Los cuerpos sólidos 19 y los cuerpos sólidos 21 pueden ser entonces
instalados consecutivamente en la zona de la cabeza del recipiente
del absorbente 1.
La cesta porosa instalada y los cuerpos sólidos
según están mostrados en las Figuras 1 y 2, en virtud del peso
ejercitado hacia debajo de estos elementos combinados, evitan la
fluidización del material adsorbente sólido en la parte superior del
lecho 11. Adicionalmente, la cesta de la pantalla instalada y los
cuerpos sólidos, en virtud de su peso que ejercita una fuerza hacia
abajo y también mediante el contacto de los cuerpos sólidos 21 con
partes de la cabeza superior 5 y el conjunto de filtro perforado 23,
evitan el movimiento hacia arriba del lecho entero 11 cuando están
sometidos a grandes fuerzas causadas por la caída de la presión del
gas bajo las condiciones del significante flujo del gas hacia
arriba.
El siguiente Ejemplo presenta la invención pero
la misma no se limita al citado ejemplo. El recipiente del
adsorbente está construido de acuerdo con la Figura 1 que tiene un
diámetro interior de 4600 mm. y un lecho 11 con la profundidad de
1000 mm. El lecho contiene el material adsorbente, colado, molecular
y granular con un tamaño medio de la partícula de 1,4 mm. El
material adsorbente tiene dos capas - una capa de fondo de zeolita
tipo 13X y una capa superior de zeolita del tipo LSX intercambiada
con litio. Una cesta flexible y porosa como la que está mostrada en
la Figura 5 está hecha de una pantalla de acero inoxidable por medio
de un método descrito con anterioridad con referencia a la Figura 6.
La sección de pared 29 está fabricada de una pantalla de la malla 30
hecha de un alambre que tiene el diámetro de 0,191 mm (0,0065
pulgadas). El fondo de la cesta formada del elemento 31 está
fabricado de una malla con pantalla asimétrica hecha de un alambre
que tiene el diámetro de 0,165 mm (0,0075 pulgadas). La junta del
cierre 33 está acabada por medio de la soldadura por puntos en los
centros de 13 mm. (nominalmente ½ pulgada). El diámetro de la
pantalla de la cesta acabada es de 4625 mm. Y el alto de la pared
lateral es de 250 mm.
La cesta porosa está instalada sobre la
superficie del lecho 11 y se rellena con bolas de cerámica Denstone
57 hasta la profundidad de 100 mm. (nominalmente 4 pulgadas) con el
diámetro de 3 mm. (nominalmente 1/8 pulgadas). La masa de las bolas
de Denstone 57 de 25 mm (nominalmente 1 pulgada) de diámetro está
instalada sobre la parte superior de las bolas de 3 mm. De manera
que las bolas de 25 mm estén en contacto con por lo menos una parte
de la cabeza superior 5 y el conjunto de filtro perforado 23 del
conjunto del adsorbente 1.
El sistema de restricción del lecho de la
presente invención constituye un método simple y efectivo para
eliminar el levantamiento del lecho y la fluidización en los lechos
del material granular sujeto al flujo del fluido hacia arriba. La
cesta flexible y porosa no requiere fabricación de acuerdo con
tolerancias dimensionales estrictas y puede instalarse con facilidad
sobre la parte superior del lecho dentro del recipiente que contiene
el lecho. La cesta, en virtud de su flexibilidad, puede ser
presionada firmemente contra las paredes interiores del recipiente ó
contra la superficie de arriba del lecho por la capa del material
denso, suelto ó los cuerpos sólidos que llenan la cesta. Este hecho
puede prevenir la fluidización en la parte superior del lecho y
formar un sello muy eficaz para prevenir que las partículas pequeñas
del material granular se escapen del recipiente. El uso opcional de
los cuerpos sólidos más grandes en contacto con la parte superior de
la capa de los cuerpos sólidos más pequeños y también en contacto
con la cabeza y el conjunto de filtro perforado en la parte de
arriba del recipiente puede prevenir el levantamiento del lecho
entero debido a los altos índices del flujo del fluido hacia
arriba.
Claims (23)
1. Un sistema para la contención del movimiento
hacia arriba del material granular en un recipiente (3) que contiene
un lecho del material granular (11) a través del cual fluye un
fluido en la dirección hacia arriba; el mencionado sistema se
compone de:
- (a)
- una cesta flexible y porosa (13) dentro de un recipiente (3) en contacto con la parte superior del lecho del material granular, la citada cesta porosa (13) tiene aberturas que son más pequeñas que las partículas más pequeñas del material granular de manera que el material granular no pueda pasar a través de las aberturas; y
- (b)
- una capa de cuerpos sólidos (19) situados dentro de la cesta flexible y porosa (13) en la que los cuerpos sólidos presionan sobre la cesta flexible y porosa contra la parte superior del lecho del material granular (11) y contra las paredes interiores del recipiente cilíndrico (3) por encima del lecho del material granular; los citados cuerpos sólidos en la capa de los cuerpos sólidos (19) tienen el diámetro medio mayor que el diámetro medio de las partículas del material granular (11) y el material que forma los cuerpos sólidos tiene una densidad mayor que la densidad en masa del material granular.
2. El sistema de la Reivindicación 1 en el que
el material granular (11) es material adsorbente y el fluido es un
gas.
3. El sistema de la Reivindicación 1 en el que
los cuerpos sólidos (19) en la capa de los cuerpos sólidos están
formados del material seleccionado del grupo consistente de
minerales, material cerámico y metales.
4. El sistema de la Reivindicación 3 en el que
la densidad del material que forma los cuerpos sólidos (19) en la
capa de los cuerpos sólidos es de entre alrededor de 1,5 y alrededor
de 8 veces la densidad en masa del material granular (11).
5. El sistema de la Reivindicación 3 en el que
los cuerpos sólidos (19) en la capa de los cuerpos sólidos
comprenden bolas cerámicas.
6. El sistema de la Reivindicación 3 en el que
el diámetro medio de los cuerpos sólidos (19) en la capa de los
cuerpos sólidos se encuentra entre alrededor de 1,5 y alrededor de 3
veces el diámetro medio de la partícula del material granular
(11).
7. El sistema de la Reivindicación 3 en el que
la profundidad de la capa de los cuerpos sólidos (19) está entre
alrededor de 76,2 y alrededor de 152 mm. (alrededor de 3 y alrededor
de 6 pulgadas):
8. El sistema de la Reivindicación 1 que además
comprende una pluralidad de cuerpos sólidos adicionales (21)
situados encima de la capa de los cuerpos sólidos (19).
9. El sistema de la Reivindicación 8 en el que
el diámetro medio de los cuerpos sólidos adicionales (21) se
encuentra entre alrededor de 10 y alrededor de 50 mm.
10. El sistema de la Reivindicación 8 en el que
por lo menos algunos cuerpos sólidos adicionales (21) están situados
dentro de la cesta flexible y porosa (13).
11. El sistema de la Reivindicación 8 en el que
los cuerpos sólidos (19) en la capa de los cuerpos sólidos están
formados del material seleccionado del grupo consistente de
minerales, material cerámico y metales.
12. El sistema de la Reivindicación 11 en el
que los cuerpos sólidos adicionales (21) en la capa de los cuerpos
sólidos están formados del material seleccionado del grupo
consistente de minerales, material cerámico y metales.
13. El sistema de la Reivindicación 11 en el
que los cuerpos sólidos (19) en la capa de los cuerpos sólidos y los
cuerpos sólidos adicionales (21) comprenden bolas cerámicas.
14. El sistema de la Reivindicación 8 en el que
el recipiente cilíndrico (3) tiene la cabeza superior (5) y la
cabeza inferior (7) y en el que por lo menos una parte de los
cuerpos sólidos adicionales (21) está en contacto con la cabeza
superior (5) del recipiente cilíndrico y donde los mismos están
limitados en su movimientos hacia arriba por la citada cabeza
superior (5).
15. El sistema de la Reivindicación 14 en el
que por lo menos algunos de los cuerpos sólidos están en contacto
con el conjunto de filtro perforado (23) que está en contacto con la
cabeza superior (5) del recipiente cilíndrico (3) y donde el citado
conjunto de filtro perforado restringe el movimiento de los cuerpos
sólidos adicionales (21) hacia arriba.
16. El sistema de la Reivindicación 14 en el
que por lo menos una parte de los cuerpos sólidos adicionales (21)
está limitada en su movimiento hacia arriba por la aplicación
mecánica de una fuerza ejercitada hacia abajo sobre los cuerpos
sólidos en la segunda capa.
17. Un conjunto de adsorbente que está
compuesto de:
- (a)
- un recipiente cilíndrico (3) que tiene una cabeza superior (5) y una cabeza inferior (7),
- (b)
- una entrada de fluido y un medio de tubería de salida (9) conectados con la cabeza inferior (7) del recipiente y la entrada de fluido y el medio de tubería de salida (15) conectados con la cabeza superior (5) para la extracción del fluido del recipiente;
- (c)
- un lecho del material adsorbente (11) que llena parcialmente el recipiente;
- (d)
- una cesta flexible y porosa (13) dentro del recipiente cilíndrico (3) en contacto con la parte superior del lecho del material granular (11) y con las paredes interiores del recipiente por encima de la parte superior del lecho del material granular, en el que la cesta porosa (13) tiene aberturas que son más pequeñas que las partículas más pequeñas del material granular de manera que el material granular no pase a través de las aberturas; y
- (e)
- una capa de cuerpos sólidos (19) situada dentro de la cesta flexible y porosa (13) que presiona la cesta flexible y porosa contra la parte superior del lecho del material granular (11) y contra las paredes interiores del recipiente cilíndrico (3) por encima del lecho del material granular, donde los cuerpos sólidos (19) en la capa de los cuerpos sólidos tienen el diámetro medio más grande que el diámetro medio de la partícula del material granular (11) y el material que forma los cuerpos sólidos (19) tiene la densidad mayor que la densidad en masa del material granular (11).
18. El conjunto de adsorbente de la
Reivindicación 17 en el que la profundidad de la capa de los cuerpos
sólidos (19) tiene entre alrededor de 76,2 y alrededor de 152 mm.
(alrededor de 3 y alrededor de 6 pulgadas).
19. El conjunto de adsorbente de la
Reivindicación 17 que comprende además una pluralidad de cuerpos
sólidos adicionales (21) situados encima de la capa de los cuerpos
sólidos (19).
20. El conjunto de adsorbente de la
Reivindicación 19 en el que el diámetro medio de los cuerpos
sólidos adicionales (21) se encuentra entre alrededor de 10 y
alrededor de 50 mm.
21. El conjunto de adsorbente de la
Reivindicación 19 que comprende además un conjunto de filtro
perforado (23) situado entre los cuerpos sólidos adicionales (21) y
la cabeza superior (5) del recipiente cilíndrico (3) donde por lo
menos algunos cuerpos sólidos están en contacto con la cabeza
superior y el conjunto de filtro perforado.
22. Un método para la restricción del
movimiento hacia arriba del material granular en un recipiente (3)
que tiene una cabeza superior (5) y una cabeza inferior (7); el
citado recipiente contiene un lecho de material granular (11) a
través del cual fluye el fluido en la dirección hacia arriba; el
citado método comprende:
- (a)
- existencia de una cesta flexible y porosa (13) que tiene aberturas con las dimensiones más pequeñas que las partículas más pequeñas del material granular de manera que el material granular no pueda pasar a través de las aberturas en la cesta porosa;
- (b)
- instalación de la cesta flexible y porosa (13) dentro del recipiente cilíndrico (3) en contacto con la parte superior del lecho del material granular (11) y contra las paredes interiores del recipiente cilíndrico (3) por encima del lecho del material granular (11); y
- (c)
- colocación de una capa de cuerpos sólidos (19) dentro de la cesta flexible y porosa (13) que presiona la cesta flexible y porosa contra la parte superior del lecho del material granular (11) y contra las paredes del recipiente cilíndrico (3) por encima de la parte superior del material granular (11), donde los cuerpos sólidos (19) en la capa de los cuerpos sólidos tienen el diámetro medio mayor que el diámetro medio de la partícula del material granular (11).
23. El método de la Reivindicación 22 que además
comprende:
- (d)
- colocación de la pluralidad de los cuerpos sólidos (21) encima de la parte superior de los cuerpos sólidos (19) en la que el diámetro medio de los cuerpos sólidos adicionales (21) se encuentra entre alrededor de 10 y alrededor de 50 mm; y
- (e)
- colocación de un conjunto de filtro perforado (23) entre los cuerpos sólidos adicionales (21) y la cabeza superior (5) del recipiente cilíndrico (3) en el que por lo menos algunos de los cuerpos sólidos están en contacto con la cabeza superior y el conjunto de filtro perforado (23).
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