ES2244225T3 - Aparato separador. - Google Patents
Aparato separador.Info
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Abstract
Un aparato separador para separar sólidos a partir de una alimentación que contiene gas-sólido, que resulta en una corriente rica en gas, caracterizado porque el separador comprende: un alojamiento circular, hueco, vertical, fluidamente conectado a un conducto de salida de las partículas del ciclón, para descargar sólidos colocados por debajo del alojamiento; un tubo o conducto de salida de gas para descargar la corriente rica en gas del alojamiento circular, en el cual, el tubo de salida sobresale substancialmente en forma coaxial de la parte superior del alojamiento; medios de entrada para la alimentación de gas-sólidos así dispuestos para crear, en uso, un flujo de vórtice en el alojamiento circular; y una criba o tamiz colocado entre la parte inferior del alojamiento circular y la parte superior del conducto de salida de las partículas del ciclón, en el cual, la criba o tamiz tiene aberturas las cuales no permiten que partículas que tienen un diámetro superior de 0, 75 veces el diámetrodel conducto de salida de las partículas del ciclón, pasen la criba o tamiz y entren al conducto de salida de las partículas del ciclón y en donde el área total de las aberturas en la criba o tamiz sea superior de 2 veces el área de sección transversal del conducto de salida de las partículas del ciclón; y donde un estabilizador de vórtice está posicionado de forma co-axial respecto al eje central por debajo de la abertura de la salida del gas y por encima de la criba o tamiz.
Description
Aparato separador.
La invención se dirige a un aparato separador
para separar sólidos a partir de una alimentación que contiene
gas-sólido que resulta en una corriente rica en gas,
el separador comprende:
un alojamiento circular hueco vertical,
fluidamente conectado a un conducto de salida de las partículas del
ciclón, para descargar sólidos colocados por debajo del
alojamiento;
un tubo o conducto de salida de gas para
descargar la corriente rica en gas del alojamiento circular; en el
cual, el tubo de salida sobresale substancialmente en forma coaxial
de la parte superior del alojamiento;
medios de entrada para la alimentación de
gas-sólidos así dispuestos para crear, en uso, un
flujo de vórtice en el alojamiento circular.
Tal aparato se describe en el documento
US-A-5391289. Esta publicación de
patente describe un separador de ciclón, el cual es usado con una
etapa de separación secundaria para separar partículas catalizadoras
sólidas a partir del efluente del reactor de un reactor de
fraccionamiento por pirólisis catalítica de fluidos (FCC). En un
proceso FCC, los hidrocarburos son fraccionados por pirólisis a alta
temperatura en la presencia de un catalizador sólido a más
componentes deseados, por ejemplo gasolina y olefinas inferiores. En
el campo del FCC, estos separadores de ciclón son también referidos
como ciclones secundarios. Otras publicaciones que describen esos
ciclones secundarios en un proceso FCC son por ejemplo,
US-A-5055177,
US-A-5376339,
EP-A-299650,
EP-A-488549 y
EP-A-309244.
La patente
US-A-4670410 describe un separador
de ciclón conectado a un conducto de salida de las partículas del
ciclón por su extremo más bajo. El separador de ciclón está provisto
de un dispositivo reflector de vórtice. El dispositivo reflector de
vórtice incluye una placa que tiene una pluralidad de orificios
cerca de su borde externo. Los orificios definen pasos desde una
zona de separación a una zona de recogida.
Una desventaja de estos ciclones secundarios es
que el depósito de coque se puede formar en las paredes de estos
aparatos. La formación de coque es un resultado de los hidrocarburos
presentes en la alimentación al ciclón y las temperaturas
relativamente altas de los gases alimentados a los ciclones. Pueden
caer grandes piezas de coque a partir de la pared hacia el conducto
de salida de las partículas del ciclón y causar el taponamiento del
conducto de salida de las partículas del ciclón. Cuando un conducto
de salida de las partículas del ciclón se tapona en la pared del
ciclón, no funciona de una manera óptima como un separador de
sólido-gas y el proceso de fraccionamiento por
pirólisis catalítica del fluido tendrá que ser parado o detenido
para remover el coque del conducto de salida de las partículas del
ciclón. Debido a que el procedimiento de FCC se espera que corra de
muchos meses y aún años entre detenciones planeadas, cualquier
detención inesperada causará daño económico considerable.
El objeto de esta invención es evitar los
problemas asociados con la acumulación de los conductos de salida de
las partículas del ciclón del aparato separador.
El objeto se alcanza por el siguiente aparato. Un
aparato separador para separar sólidos de una alimentación que
contiene gas-sólido, que resulta en una corriente
rica en gas, el separador comprende:
un alojamiento circular, hueco, vertical,
fluidamente conectado a un conducto de salida de las partículas del
ciclón para descargar sólidos colocados por debajo del alojamiento;
un tubo o conducto de salida de gas para descargar la corriente rica
en gas del alojamiento circular, en el cual, el tubo o conducto de
salida sobresale substancialmente en forma coaxial de la parte
superior del alojamiento, medios de entrada para la alimentación de
gas-sólidos así colocados para crear, en uso un
flujo de vórtice en el alojamiento circular; y una criba o tamiz
colocado entre la parte inferior del alojamiento circular y la parte
superior del conducto de salida de las partículas del ciclón, en el
cual, la criba o tamiz tiene aberturas las cuales no permiten que
partículas que tiene un diámetro superior de 0,75 veces el diámetro
del conducto de salida de las partículas del ciclón, pasen la criba
o tamiz y entren al conducto de salida de las partículas del ciclón
y en donde el área total de las aberturas en la criba o tamiz sea
superior de 2 veces el área de sección transversal del conducto de
salida de las partículas del ciclón; y donde un estabilizador de
vórtice está colocado coaxial al eje central por debajo de la
abertura de la salida de gas y por encima de la criba
o tamiz.
o tamiz.
Se ha encontrado que cuando se usa una criba o el
tamiz, se tienen menos problemas de que ocurra el taponamiento del
conducto de salida de las partículas del ciclón. Debido a la criba o
tamiz, se observa una reducción del movimiento de turbulencia normal
en el conducto de salida de las partículas del ciclón. Como un
resultado, la diferencia de presión por longitud del conducto de
salida de las partículas del ciclón se incrementará, haciendo
posible usar un conducto de salida de las partículas del ciclón más
corto. Este es muy ventajoso, especialmente cuando estos ciclones
están presentes dentro de un recipiente, por ejemplo, un recipiente
de separación de un proceso FCC. La longitud de un conducto de
salida de las partículas del ciclón, es a menudo un factor
determinante para las dimensiones del recipiente. Estos conductos de
salida de las partículas del ciclón más cortos, resultan que se
pueden emplear los recipientes más pequeños.
La invención será además aclarada por medio de
las siguientes figuras. La figura 1 representa una sección
transversal vertical del aparato separador de conformidad con la
invención. La figura 2 representa otra modalidad de la invención, en
donde la parte inferior del alojamiento no está presente. La figura
3 representa una modalidad posible para una criba o tamiz combinado
con un estabilizador de vórtice. La figura 4 representa la parte
superior de un recipiente separador de un proceso FCC.
Preferiblemente, las aperturas de la criba o
tamiz no permiten que las partículas mayores de 0,5 veces el
diámetro (DO) del conducto de salida de las partículas del ciclón
atraviesen la criba o tamiz.
Preferiblemente, el área total (AO) de las
aperturas del tamiz es mayor de 5 veces el área de sección
transversal (A1) del conducto de salida de las partículas del
ciclón.
El alojamiento circular del separador puede
adecuadamente, tener una porción tubular superior con un diámetro
(D3), un alojamiento cónico formado como una porción media de la
cual el diámetro más pequeño (D2) está en el extremo inferior y
opcionalmente, una parte inferior que tiene un diámetro (D1) el cual
es mayor que el diámetro (D2) de la parte inferior del alojamiento
cónico. El diámetro (DO) del conducto de salida de las partículas
del ciclón, es adecuadamente más pequeño que el diámetro (D3) de la
parte superior del alojamiento circular del separador.
Preferiblemente, el volumen del alojamiento circular al nivel en
donde se localiza la criba o tamiz, es suficientemente grande para
permitir que las partículas de coque se acumulen. Las dimensiones de
la criba o tamiz serán así seleccionadas que, mientras las
partículas de coque se acumulan en la parte inferior del
alojamiento, un número suficientemente grande de aperturas no se
bloquean para permitir a las partículas separadas entrar al conducto
de salida de las partículas del ciclón. La forma de los agujeros no
es muy crítica. Los agujeros circulares, rectangulares y ranuras,
son formas posibles para las aberturas en la criba o tamiz.
La criba o tamiz está colocada preferiblemente de
manera simétrica alrededor del eje justo en la parte superior de la
apertura de entrada del conducto de salida de las partículas del
ciclón. Una modalidad de la invención es en donde la criba o tamiz
es un tubo o conducto colocado en la parte superior del conducto de
salida de las partículas del ciclón en el cual, el tubo o conducto
sobresale del alojamiento circular de abajo. El tubo o conducto
tiene aproximadamente el diámetro del conducto de salida de las
partículas del ciclón y tiene un extremo inferior abierto y un
extremo superior cerrado. Está presente en las paredes verticales de
los agujeros del tubo o conducto.
La criba o tamiz es preferiblemente
suficientemente fuerte para evitar que se dañe por la erosión debida
al movimiento del gas-sólidos en el alojamiento
circular. Los revestimientos protectores se pueden aplicar para
proteger la parte superior de la criba o tamiz. Un método más
preferido del proteger la criba o tamiz es por la colocación de un
estabilizador de vórtice por debajo de la apertura del tubo o
conducto de salida de gas y por arriba de la criba o tamiz. El
vórtice, presente en uso, terminará en la parte superior del
estabilizador de vórtice, con ello se reduce la erosión de la criba
o tamiz. El estabilizador de vórtice adicionalmente además, reducirá
cualquier movimiento de turbulencia en el conducto de salida de las
partículas del ciclón, y así incrementará la diferencia de presión
por longitud de conducto de salida de las partículas del ciclón, lo
cual es ventajoso por las razones expuestas tempranamente.
El estabilizador de vórtice comprende
adecuadamente de un capelo que tiene un diámetro relativamente
grande y una varilla estabilizadora de vórtice orientada
verticalmente, colocada en la parte superior del capelo que tiene
una dimensión considerablemente más pequeña con relación al capelo.
El capelo puede ser por ejemplo, una placa circular o un cono.
Cuando se usa un cono, la parte superior del cono puede funcionar
como una varilla estabilizadora de vórtice. Los estabilizadores de
vórtices están también descritos en por ejemplo,
US-A-4692311,
EP-A-360360 y
EP-A-220768.
Una modalidad preferida es cuando el
estabilizador de vórtice es colocado en la parte superior de la
criba o tamiz.
El estabilizador de vórtice puede tener un
conducto o tubo hueco como una varilla estabilizadora de vórtice, en
donde se presenta una conexión de fluido vía el tubo o conducto
hueco entre la parte superior del estabilizador de vórtice y una
posición por debajo del estabilizador de vórtice y por arriba de la
entrada del conducto de salida de las partículas del ciclón.
Los medios de entrada para la alimentación de
gas-sólidos pueden estar colocados axialmente o
tangencialmente en la parte tubular superior del alojamiento
circular.
El aparato se usa preferiblemente como la segunda
etapa de separación (también referido como ciclón secundario), para
separar partículas catalizadoras de un efluente de reactor gaseoso
de un proceso de fraccionamiento por pirólisis catalizadora de
fluido en el cual, la separación se conduce en al menos, dos etapas
de separación secuencial.
Un proceso de fraccionamiento por pirólisis
catalítica de fluido comprende un reactor en el cual, las partículas
catalizadoras y los hidrocarburos gaseosos se conectan. El reactor
es de manera general, un reactor tubular colocado verticalmente, a
menudo referido como el reactor elevador o de flujo ascendente a
través del cual el catalizador y los reactivos fluyen
co-corrientemente en una dirección ascendente. Al
final del elevador los catalizadores son separados del efluente del
reactor. Esta separación es usualmente efectuada por medio de uno o
más ciclones. Los catalizadores así separados son colectados en un
recipiente separador. En este recipiente, los catalizadores son
separados con un gas que contiene agua para separar cualquier
hidrocarburo del catalizador. Los catalizadores retirados son
subsecuentemente enviados a un recipiente generador en el cual, se
remueve cualquier coque del catalizador por medio de combustión. El
catalizador retirado y regenerado es usado de nuevo en el
proceso.
La separación del catalizador a partir del
efluente del reactor es adecuadamente realizada por medio de un
primer separador, el cual separa el volumen del catalizador, seguido
por un ciclón secundario el cual separa la mayoría de las partículas
catalizadoras restantes. Dependiendo del diagrama específico, se
pueden presentar más de un ciclón secundario operando paralela y/o
en serie a cada uno de los otros. Estos medios separadores se pueden
colocar dentro del recipiente de separación o fuera del recipiente
de separación. Las combinaciones de los dos son posibles, en donde
los medios de separación primarios son colocados dentro del
recipiente de separación y el ciclón secundario se coloca fuera del
recipiente de separación. Las ventajas de la invención son
especialmente aparentes cuando el ciclón secundario es colocado
dentro del recipiente de separación, debido a que estos ciclones no
pueden ser fácilmente inspeccionados cuando el proceso FCC está en
operación. Los ejemplos de tal configuración de FCC se describen en
las publicaciones de patentes citadas anteriormente
US-A-5055177,
US-A-5391289,
EP-A-309244 y
EP-A-299650. Si el ciclón secundario
es colocado dentro del recipiente separador, la entrada de
alimentación de gas-sólidos está colocada
preferiblemente de manera tangencial.
Preferiblemente, tanto los medios de separación
primarios adecuadamente un ciclón, también referido como el ciclón
de primera separación, como el ciclón secundario, son colocados
dentro del recipiente de separación. Más preferiblemente, la salida
del gas del ciclón de primera separación está en conexión fluida con
la entrada del ciclón secundario. Esto es ventajoso debido a que el
tiempo de residencia de los hidrocarburos fraccionados por pirólisis
después de que dejan el reactor elevador o de flujo ascendente en
los medios de separación diferentes, con ello se reduce, para así
evitar el fraccionamiento por pirólisis no controlada, también
referido como fraccionamiento por pirólisis posterior. Para tener un
medio de salida para los gases de separación en el recipiente de
separación, está presente una apertura en el conducto entre el
ciclón de primera separación y el ciclón secundario.
Preferiblemente, esta apertura es efectuada por una ranura.
En la figura 1, se muestra un aparato separador
de conformidad con la invención, que tiene un alojamiento circular
cónico (1) simétricamente alrededor de un eje (Ax), fluidamente
conectado a un conducto de salida de las partículas del ciclón (8)
un conducto o tubo de salida de gas (4), medios de entrada (3) para
la alimentación de gas-sólidos, arreglados
tangencialmente para crear en uso, un flujo de vórtice en el
alojamiento circular (1). Los medios de entrada (3) están
fluidamente conectados a un tubo o conducto de entrada (2). El
alojamiento circular (1) tiene una porción tubular superior (5) con
un diámetro (D3), una envuelta frusto cónica como una porción media
(6) de la cual el diámetro más pequeño (D2) está en el extremo
inferior de una parte inferior (7) que tiene un diámetro (D1). Un
tamiz o criba tubular (9) con aperturas circulares (10) cubren la
entrada del conducto de salida de las partículas del ciclón (8).
También se muestra un estabilizador de vórtice (11) colocado en un
capelo (12).
En la figura 2, los números tienen el mismo
significado como en la Figura 1. La realización descrita en la
Figura 2 difiere de la descrita en la Figura 1, en que no está
presente la extensión de la parte inferior del alojamiento.
En la Figura 3, se muestra un tamiz o criba
tubular (9) con aperturas rectangulares (10) que cubren la entrada
del conducto de salida de las partículas del ciclón (8), colocado en
la parte inferior (7) del alojamiento. Está colocado en la parte
superior del estabilizador de vórtice (11). El capelo (12) del
estabilizador de vórtice forma la parte superior del tamiz o criba
tubular (9).
La figura 4 representa un recipiente de
separación preferido (16) de un proceso de FCC que tiene un ciclón
secundario de conformidad con la invención. Se muestra la parte
superior del recipiente de separación, en la cual, un reactor
elevador (17) está fluidamente conectado a un ciclón de primera
separación (18), en el cual, el ciclón de primera separación está
fluidamente conectado con un conducto de salida de gas (19). En la
parte horizontal de este conducto (19), una ranura (21) está
presente. El conducto (23) está en conexión fluida con la entrada
tangencialmente dispuesta del ciclón secundario (24). El ciclón
secundario (24) tiene un tamiz o criba tubular (25) que cubre el
conducto de entrada de las partículas del ciclón (26). El escaso
producto gaseoso en las partículas catalizadoras deja el ciclón
secundario y el recipiente de separación vía el conducto (27). La
parte inferior del recipiente de separación comprende un lecho
fluido de partículas catalizadoras (28) a las cuales se les
suministra el gas de separación por los medios de entrada (29). El
conducto de salida de las partículas del ciclón (26) del ciclón
secundario, termina aproximadamente en el nivel superior del lecho
fluidizado (28) y el conducto de salida de las partículas del
ciclón, de los extremos del ciclón de primera separación (30) dentro
del lecho fluidizado (28). A través de las ranuras (21), los gases
de separación pueden entrar a la entrada del conducto (23) y salir
vía el ciclón secundario (24) al recipiente de separación (16).
Claims (7)
1. Un aparato separador para separar sólidos a
partir de una alimentación que contiene gas-sólido,
que resulta en una corriente rica en gas, caracterizado
porque el separador comprende:
un alojamiento circular, hueco, vertical,
fluidamente conectado a un conducto de salida de las partículas del
ciclón, para descargar sólidos colocados por debajo del
alojamiento;
un tubo o conducto de salida de gas para
descargar la corriente rica en gas del alojamiento circular, en el
cual, el tubo de salida sobresale substancialmente en forma coaxial
de la parte superior del alojamiento;
medios de entrada para la alimentación de
gas-sólidos así dispuestos para crear, en uso, un
flujo de vórtice en el alojamiento circular;
y una criba o tamiz colocado entre la parte
inferior del alojamiento circular y la parte superior del conducto
de salida de las partículas del ciclón, en el cual, la criba o tamiz
tiene aberturas las cuales no permiten que partículas que tienen un
diámetro superior de 0,75 veces el diámetro del conducto de salida
de las partículas del ciclón, pasen la criba o tamiz y entren al
conducto de salida de las partículas del ciclón y en donde el área
total de las aberturas en la criba o tamiz sea superior de 2 veces
el área de sección transversal del conducto de salida de las
partículas del ciclón; y donde un estabilizador de vórtice está
posicionado de forma co-axial respecto al eje
central por debajo de la abertura de la salida del gas y por encima
de la criba o tamiz.
2. Aparato de conformidad con la reivindicación
1, caracterizado porque las aperturas del tamiz o criba no
permiten que las partículas mayores de 0,5 veces el diámetro del
conducto de salida de las partículas del ciclón atraviesen la criba
o tamiz.
3. Aparato de conformidad con una cualquiera de
las reivindicaciones 1-2, caracterizado
porque el área total de las aperturas del tamiz o criba, es mayor
que 5 veces el área de sección transversal del conducto de salida de
las partículas del ciclón.
4. Aparato de conformidad con una cualquiera de
las reivindicaciones 1-3, donde el estabilizador de
vórtice se coloca en la parte superior del tamiz o criba.
5. Aparato de conformidad con una cualquiera de
las reivindicaciones 1-4, donde los medios de
entrada para la alimentación de gas-sólidos, están
colocados tangencialmente en la parte superior del alojamiento
circular.
6. Aparato de conformidad con una cualquiera de
las reivindicaciones 1-5, donde el tamiz o criba es
un tubo colocado en la parte superior del conducto de salida de las
partículas del ciclón, en el cual, el tubo o conducto que sobresale
del alojamiento circular por debajo, tiene aproximadamente el
diámetro del conducto de salida de las partículas del ciclón, tiene
un extremo inferior abierto y un extremo superior cerrado y los
agujeros están presentes en las paredes verticales del tubo.
7. Un proceso de fraccionamiento por pirólisis
catalizadora de fluido en el cual las partículas catalizadoras se
separan del efluente del reactor gaseoso en al menos dos etapas de
separación secuencial, en donde el aparato de conformidad con una
cualquiera de las reivindicaciones 1-6 se usa en la
segunda etapa.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US10742098P | 1998-11-06 | 1998-11-06 | |
| US107420P | 1998-11-06 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| ES2244225T3 true ES2244225T3 (es) | 2005-12-01 |
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ID=22316559
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| ES99956019T Expired - Lifetime ES2244225T3 (es) | 1998-11-06 | 1999-11-05 | Aparato separador. |
Country Status (9)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP1133538B1 (es) |
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