ES2333473T3 - Procedimiento de filtrado. - Google Patents
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Abstract
Un procedimiento de separación de líquido desde una columna (1) de burbujeo de lechada de tres fases, cuyo procedimiento incluye las etapas de: a) aplicar un diferencial de presión de filtrado a través de medios de filtrado de un elemento (11) de filtro hueco y de cualquier torta de filtro acumulada por el exterior de dicho elemento (11) de filtro, para obtener y extraer un filtrado desde el interior del elemento (11) de filtro, b) en paralelo o a continuación: cargar el interior del elemento (11) de filtro con un fluido de enjuagado, para limpiar el interior del filtro (11) en cuanto a partículas disgregadas de catalizador; c) aplicar un diferencial de presión de retrolavado opuesto al diferencial de presión de filtrado, para forzar un fluido de retroflujo en dirección opuesta a través de los medios de filtro, para desalojar la torta de filtro acumulada.
Description
Procedimiento de filtrado.
Esta invención se refiere a un procedimiento y
una instalación para la separación de líquido desde un reactor de
columna de burbujeo de lechada.
Los reactores de columna de burbujeo de lechada
son bien conocidos en el estado de la técnica, y ampliamente
utilizados para procesos Fischer-Tropsch de Baja
Temperatura (LTFT). Los procesos LTFT incluyen la etapa de burbujear
gas de síntesis, consistente principalmente en monóxido de carbono
e hidrógeno, a través de una columna de líquido hidrocarburo, en el
que las partículas de catalizador están suspendidas. El gas de
síntesis reacciona en presencia del catalizador para formar
predominantemente hidrocarburos líquidos. Los hidrocarburos
líquidos son separados de la columna, principalmente mediante
filtrado. Los filtros están preferentemente en el interior de la
columna. La distribución del tamaño de partícula de catalizador y
el tamaño de la malla de filtro, están normalmente dentro de una
gama seleccionada. Típicamente, tales filtros están fabricados a
partir de elementos de malla de alambre trenzado de acero
inoxidable, de metal sinterizado, de filtro en cuña de alambre o
cerámico. Con frecuencia, se acumula torta de filtro por la parte
exterior del filtro, aunque esto es normal y en algunos casos
necesario para el filtrado; la torta de filtro necesita ser
extraída cuando la velocidad de filtrado disminuye por debajo de un
nivel aceptable. La forma preferida de extraer esta torta de filtro
consiste en someter el filtro a un retroflujo periódico. Sin
embargo, las partículas disgregadas, o finos, de catalizador pueden
ser atrapadas en las aberturas del filtro o recogidas por el lado
de filtrado del filtro, y eventualmente, a pesar del retroflujo, la
velocidad de filtrado puede disminuir por debajo de niveles
aceptables. El retroflujo puede, en algunos casos, arreglar el
problema de reducción de las velocidades de filtrado forzando a las
partículas disgregadas recogidas sobre el lado de filtrado del
filtro de nuevo hacia los poros del filtro, donde las partículas
disgregadas pueden quedar permanentemente atrapadas. Se conoce bien
el hecho de que una velocidad de filtrado aceptable de líquidos,
combinada con una pérdida aceptable de tal columna LTFT, es un
importante obstáculo de diseño que debe ser superado para el éxito
comercial.
Una solución a este problema ofrecida en la
técnica anterior, consiste en una combinación de distribución de
tamaño de partícula de catalizador cuidadosamente seleccionada y de
tamaño de malla de filtro, como enseña el documento WO 00/45948.
Sin embargo, en un reactor de columna de burbujeo de lechada se
produce la abrasión del catalizador, y con el tiempo, se forman
partículas disgregadas de catalizador fuera de la gama seleccionada
en el interior de la columna. Como resultado, gran parte de la
investigación ha sido enfocada a catalizadores de LTFT resistentes
a la abrasión, sin mucho éxito debido a las altas velocidades de
flujo en el interior de un reactor de columna de burbujeo de
lechada. Otra solución, enseñada por el documento EP 609 079,
consiste en someter a retroflujo el filtro, seguido de un período
de espera antes de reanudar el filtrado, para permitir que la
turbulencia en el interior de la columna rompa la torta de filtro,
y retire la torta de filtro desde el filtro. Sin embargo, las
partículas disgregadas de catalizador del interior de los poros de
filtro y del lado de filtrado del filtro, permanecen atrapadas.
El documento US 2002/0128330 Al describe una
separación de productos hidrocarburos sintéticos líquidos a partir
de partículas de catalizador, haciendo pasar los productos
hidrocarburos sintéticos líquidos a través de una pluralidad de
filtros cilíndricos y cerrados, de tal modo que el líquido pasa a
través de los filtros y el conglomerado de partículas de
catalizador por fuera de los filtros. El filtro puede ser despojado
del catalizador conglomerado mediante el envío de producto
hidrocarburo líquido sintético a alta presión hasta una entrada de
líquido de retroflujo del filtro, de tal modo que el producto
hidrocarburo líquido sintético fluye por el filtro y a continuación
sale del filtro de modo que desaloja las partículas de catalizador
conglomeradas del exterior de los filtros.
Se prevé que la invención pueda ser aplicada en
cualquier procedimiento y aparato para la separación de líquidos a
partir de una mezcla de tres fases.
La invención resuelve este problema mediante un
procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1. Las
reivindicaciones dependientes se refieren a realizaciones
preferidas de la invención.
De acuerdo con la invención, se proporciona un
procedimiento para la separación de líquido a partir de una columna
de burbujeo de lechada de tres fases, cuyo procedimiento incluye las
etapas de:
- a)
- aplicar un diferencial de presión de filtrado a través de los medios de filtrado de un elemento de filtro hueco, y de una torta de filtro cualquiera formada en el exterior de dicho elemento de filtro, para obtener y retirar un filtrado desde el interior del elemento de filtro;
- b)
- en paralelo o a continuación: cargar el interior del elemento de filtro con un fluido de enjuagado para limpiar el interior del filtro respecto a partículas disgregadas de catalizador;
- c)
- aplicar un diferencial de presión de retrolavado opuesto al diferencial de presión de filtrado, para forzar un fluido de retroflujo en dirección opuesta a través de los medios de filtro para desalojar la acumulación de torta de filtro.
Las etapas pueden ser etapas repetitivas.
La etapa (b) será mencionada como etapa de
enjuagado, y la etapa (c) como etapa de retroflujo.
El procedimiento incluye extraer el fluido de
enjuagado junto con cualesquiera partículas disgregadas suspendidas
desde el interior del filtro.
El interior del filtro debe ser cargado con
fluido de enjuagado cuando la velocidad de filtrado haya alcanzado
un nivel bajo predeterminado, o después de un tiempo
predeterminado.
La etapa de aplicar presión de retroflujo debe
seguir, después de un tiempo predeterminado, a la etapa de cargar
el interior del filtro con fluido de enjuagado.
El elemento de filtro puede ser un filtro de
superficie (denominados también filtros de dos dimensiones), con
preferencia un filtro de alambre trenzado o filtro de ranura,
cerrado por ambos extremos.
En oposición a lo que enseña el documento WO
00/45948, no se necesita ninguna selección cuidosa de ninguna
combinación de distribución del tamaño de partícula del catalizador
y de tamaño de malla del filtro. El tamaño de malla de filtro puede
ser más pequeño, más grande o similar al tamaño medio de partícula
de las partículas de catalizador de la lechada. Con preferencia, el
tamaño de malla de filtro puede ser del mismo orden que el tamaño
medio de partícula de las partículas de catalizador de la
lechada.
La presión de carga del fluido de enjuagado,
cuando se carga en el interior del elemento de filtro, deberá ser
más baja que, o similar a, la presión del exterior del elemento de
filtro, en la fase de lechada, para minimizar el transporte de dicho
fluido de enjuagado a través del elemento de filtro hacia la fase
de lechada.
El fluido de enjuagado puede consistir en
cualquier líquido hidrocarburo esencialmente libre de partículas
disgregadas. El fluido de enjuagado puede consistir,
preferentemente, en productos líquidos procedentes de la reacción de
Fischer-Tropsch; cera líquida filtrada, o productos
gaseosos condensados.
El volumen del líquido de enjuagado debe ser
elegido de modo que sea similar o mayor que el volumen interior del
elemento de filtro.
Cuando se carga el fluido de enjuagado, el
filtrado puede fluir aún a través del elemento de filtro desde la
fase de lechada.
El filtro puede ser cargado desde la parte
superior o desde la parte inferior del filtro. El filtro puede ser
cargado, con preferencia, de una manera turbulenta para incrementar
la suspensión de las partículas disgregadas en el fluido de
enjuagado.
El líquido de enjuagado extraído junto con
cualesquiera partículas disgregadas suspendidas en el mismo, puede
ser dirigido a un recipiente de líquido de enjuagado para su
procesamiento adicional.
La carga del interior del elemento de filtro con
el citado fluido de enjuagado, puede ser repetida una o más veces
con anterioridad a la etapa de retroflujo.
La presión de carga del fluido de retroflujo,
cuando se carga en el interior del elemento de filtro, debe ser
mayor que la presión en el exterior del elemento de filtro, en la
fase de lechada, para forzar el transporte de dicho fluido de
retroflujo a través del elemento de filtro hacia la fase de
lechada.
El fluido de retroflujo puede consistir en
cualquier hidrocarburo líquido. El líquido de retroflujo puede ser
el mismo fluido que el fluido de enjuagado, u otro fluido. El
fluido de retroflujo puede consistir preferentemente en productos
líquidos de la reacción de Fischer-Tropsch, cera
líquida filtrada o productos gaseosos condensados.
El fluido de retroflujo puede incluir también
una combinación de líquido y gas. El gas puede consistir en
productos gaseosos de la reacción de
Fischer-Tropsch, gas de síntesis, o un gas inerte
tal como el nitrógeno. La combinación de líquido y gas puede ser
cargada simultáneamente o secuencialmente.
El flujo de líquido de retroflujo deberá ser
igual o mayor que el doble del flujo medio de filtrado de
líquido.
En oposición a lo que se enseña en el documento
WO 00/45948, no se necesita en general ningún período de espera
entre la secuencia de retroflujo y la secuencia de filtrado. Sin
embargo, un período de espera con anterioridad a la reanudación del
filtrado, constituye aún una opción dentro del marco de la presente
invención.
La salida para el filtrado y el fluido de
enjuagado, debe estar preferentemente situada en el fondo del
elemento de filtro.
La temperatura del fluido de enjuagado y del
fluido de retroflujo deberá ser suficientemente alta como para
evitar la condensación de agua en la fase de lechada en las
proximidades del elemento de filtro.
Se ha descrito una instalación para la
separación de líquido desde una columna de burbujeo de lechada de
tres fases, cuya instalación incluye:
- a)
- al menos un elemento de filtro hueco y encerrado, y
- b)
- uno o más conductos en comunicación de fluido con el volumen interno del filtro, estando al menos un conducto configurado o conectado para la afluencia de fluido de enjuagado, y estando al menos un conducto configurado o conectado para la descarga de fluido de enjuagado.
El término "encerrado" se utiliza en este
contexto para describir un elemento de filtro en el que no existe
comunicación directa de líquido entre el lado de lechada y el lado
de filtrado del elemento de filtro, salvo para el paso de fluidos a
través de la propia membrana de filtro.
Los conductos pueden estar provistos de válvulas
para impedir o permitir el flujo de fluidos a través de los
mismos.
Un conducto debe estar configurado o conectado
para la extracción del filtrado.
Un conducto puede estar configurado o conectado
para la afluencia de fluido de retroflujo.
La instalación puede incluir un recipiente para
almacenaje de líquido de enjuagado en comunicación de fluido con el
conducto configurado o conectado para la descarga de fluido de
enjuagado.
El procedimiento descrito en lo que antecede
puede incluir un proceso LTFT.
La instalación, según se ha descrito en lo que
antecede, puede estar incluida en una planta LTFT.
La invención va a ser descrita ahora de forma
más detallada, y con referencia a los dibujos que se acompañan.
La Figura 1 muestra una primera realización
simplificada de una instalación para la separación de líquido desde
un reactor de columna de burbujeo de lechada, de acuerdo con la
invención;
la Figura 2 y la Figura 3 muestran realizaciones
alternativas del conducto para el flujo de salida desde los
elementos de filtro;
la Figura 4 muestra una realización alternativa
con conductos separados, para el suministro de líquido de enjuagado
y de líquido de retroflujo;
la Figura 5 muestra una instalación alternativa
en la que el retroflujo está asistido con gas;
la Figura 6 muestra una instalación alternativa
con recipientes separados, para el suministro de fluido de
enjuagado y de fluido de retroflujo;
la Figura 7 muestra una instalación alternativa
con recipientes separados, para el almacenaje de filtrado y de
fluido de enjuagado;
la Figura 8 muestra una instalación alternativa
en la que el filtrado se utiliza como fluido de enjuagado y fluido
de retroflujo;
las Figuras 9 y 10 muestran disposiciones
alternativas para reciclar el filtrado que va a ser utilizado como
líquido de enjuagado y como líquido de retroflujo, y
la Figura 11 muestra las velocidades de flujo de
filtrado a partir de un experimento en un reactor LTFT.
Con referencia a la Figura 1, un dispositivo
para la separación de líquido a partir de una lechada, de acuerdo
con la invención, ha sido instalado en la sección superior de un
reactor 1 de columna de burbujeo de lechada LTFT, por debajo del
nivel de la lechada indicado con 2. El dispositivo de separación
incluye una pluralidad de elementos de filtro huecos inmersos en la
lechada, con orientación vertical. Por simplicidad, solamente se
muestra un de tales elementos 11 de filtro en la Figura 1. El
elemento 11 de filtro es un filtro de superficie, con preferencia
un filtro de alambre trenzado de acero inoxidable o filtro de
ranura, cerrado por ambos extremos. Con preferencia, el tamaño de
malla del elemento de filtro es del mismo orden que el tamaño medio
de partícula de las partículas de catalizador presentes en la
lechada. Un conducto 12 de entrada de elemento de filtro, en la
parte superior del elemento 11 de filtro, conecta el elemento 11 de
filtro y un recipiente 21 para el suministro de fluido de enjuagado
y de fluido de retroflujo, y un conducto 13 de salida de elemento
de filtro, situado en la parte inferior del elemento 11 de filtro,
conecta el elemento 11 de filtro y un recipiente 22 para almacenaje
de filtrado y de fluido de enjuagado. Un conducto 14 de
comunicación de gas, entre la parte superior del recipiente 22 de
almacenaje y la fase gaseosa por encima del nivel 2 de lechada en
el reactor 1 de columna de burbujeo de lechada LTFT, asegura la
comunicación de gas entre el recipiente 22 de almacenaje y el
reactor 1 de columna de burbujeo de lechada LTFT, como se describe
mejor en el documento
US 5.407.644.
US 5.407.644.
Cada uno de los tres conductos 12, 13 y 14
mencionados anteriormente, están equipados con una válvula para
impedir o permitir el flujo de fluidos a su través: la válvula 31
del conducto de comunicación de gas, la válvula 32 del conducto de
entrada de elemento de filtro, y la válvula 33 del conducto de
salida de elemento de filtro.
En la primera realización, el procedimiento para
la separación de líquido desde una columna 1 de burbujeo de lechada
de tres fases LTFT, incluye las etapas de aplicar un pequeño
diferencial de presión de filtrado a través de un elemento 11 de
filtro hueco y de cualquier acumulado de torta de filtro presente
sobre el mismo, para obtener y retirar un filtrado desde el interior
de dicho elemento de filtro. El diferencial de presión está
controlado por el nivel 2 de lechada en la columna 1 de burbujeo de
lechada de tres fases LTFT, y manteniendo abierta la válvula 31 del
conducto de comunicación de gas del conducto 14 de comunicación de
gas entre la parte superior del recipiente 22 de almacenaje y la
fase gaseosa por encima del nivel 2 de lechada en el reactor 1 de
columna de burbujeo de lechada LTFT. El filtrado es retirado desde
el elemento 11 de filtro hasta el recipiente 22 de almacenaje de
filtrado, a través del conducto 13 de salida de elemento de filtro,
y con la válvula 33 del conducto de salida de elemento de filtro
abierta. La válvula 32 del conducto de entrada de elemento de
filtro se mantiene cerrada durante la etapa de filtrado.
Opcionalmente, el conducto 13 de salida de
elemento de filtro está equipado con lo que se conoce como
"cuello de cisne" 41, ilustrado en la Figura 2. El "cuello de
cisne" 41 consiste en una curvadura del conducto 13 de salida de
elemento de filtro. El nivel vertical de dicha curvadura tiene el
mismo nivel vertical que la parte superior del elemento 11 de
filtro, según se indica mediante la línea A-A de
nivel vertical de la Figura 2. La instalación de esta "cuello de
cisne" 41 opcional, asegura que el interior del elemento 11 de
filtro se llena de líquido durante la etapa de filtrado.
Opcionalmente, el conducto 13 de salida de
elemento de filtro está equipado con una válvula 34 de control de
flujo del conducto de salida de elemento de filtro, ilustrada en la
Figura 3, estando con ello capacitado para controlar la velocidad
de flujo del filtrado, y estando también capacitado para mantener
el interior del elemento 11 de filtro lleno de líquido durante la
etapa de filtrado, si así se desea.
Haciendo de nuevo referencia a la Figura 1, la
etapa de filtrado va seguida de una etapa de enjuagado por apertura
de la válvula 32 del conducto de entrada de elemento de filtro. El
interior del elemento 11 de filtro se carga a continuación con un
fluido de enjuagado que comprende productos LTFT gaseosos
condensados procedentes del recipiente 21 de suministro de fluido de
enjuagado a través del conducto 12 de entrada de elemento de
filtro. La presión de carga del líquido de enjuagado deberá ser
inferior o similar a la presión de la salida del elemento 11 de
filtro, en la fase de lechada, para minimizar el transporte del
fluido de enjuagado a través del elemento de filtro hacia la fase
de lechada. (Como resulta obvio para cualquier experto en la
materia, se necesitan medios para el control de la presión del
recipiente 21 de suministro de fluido de enjuagado, incluso aunque
éstos no hayan sido incluidos en ninguna de las figuras
ilustrativas). El volumen del líquido de enjuagado deberá ser
seleccionado de modo que sea similar a, o mayor que, el volumen
interior del elemento 11 de filtro. El fluido de enjuagado y
cualesquiera partículas disgregadas recogidas en el interior del
elemento 11 de filtro, son retirados a continuación desde el
elemento 11 de filtro, a través del conducto 13 de salida de
elemento de filtro, hasta el recipiente 22 de almacenaje.
Dependiendo de la presión de carga del líquido
de enjuagado y de la caída de presión a través del elemento 11 de
filtro y de la torta de filtro del exterior de dicho elemento de
filtro, puede existir o no transporte de filtrado a través del
elemento 11 de filtro desde la fase de lechada durante la etapa de
enjuagado.
La etapa de enjuagado va seguida de una etapa de
retroflujo mediante cierre de la válvula 31 del conducto de
comunicación de gas, y de la válvula 33 del conducto de salida de
elemento de filtro.
En esta primera realización, el fluido de
retroflujo y el fluido de enjuagado son el mismo fluido: los
productos LTFT gaseosos condensados procedentes del recipiente 21
de suministro a través del conducto 12 de entrada de elemento de
filtro.
La presión de carga del fluido de retroflujo
puede ser mayor que la presión en el exterior del elemento 11 de
filtro, en la fase de lechada, para forzar el transporte de dicho
fluido de retroflujo a través del elemento 11 de filtro, para
soltar la acumulación de torta de filtro. El flujo de líquido de
retroflujo debe ser igual a, o mayor que, dos veces el flujo medio
de filtrado de líquido.
Una vez completada la etapa de retroflujo, la
válvula 32 del conducto de entrada de elemento de filtro se cierra,
y la válvula 31 del conducto de comunicación de gas y la válvula 33
del conducto de salida de elemento de filtro se abren, y se puede
reanudar el filtrado normal con o sin tiempo de espera.
Opcionalmente, el conducto 12 de entrada de
elemento de filtro está equipado con dos válvulas, según se ha
ilustrado en la Figura 4; una para que esté abierta cuando se carga
líquido de enjuagado, y una cuando se carga líquido de retroflujo.
Al comienzo de la etapa de enjuagado, la válvula 32 del conducto de
entrada de elemento de filtro permanece cerrada, mientras que la
válvula 35 que controla la carga de líquido de enjuagado, está
abierta, siendo con ello susceptible de controlar la velocidad de
flujo del líquido de enjuagado. Al final de la etapa de filtrado,
esta válvula 35 que controla la carga de líquido de enjuagado se
cierra, y la válvula 32 del conducto de entrada de elemento de
filtro se abren, seguido de una etapa de retroflujo como se ha
descrito anteriormente.
En una segunda realización, la etapa de
enjuagado no va seguida de etapa de retroflujo, sino de una segunda
etapa de filtrado. Esto se hace cerrando la válvula 32 del conducto
de entrada de elemento de filtro después de la terminación de la
etapa de enjuagado, y una nueva etapa de filtrado puede ser
reanudada sin ningún tiempo de espera. La segunda etapa de filtrado
va seguida entonces de una segunda etapa de enjuagado mediante
apertura de la válvula 32 del conducto de entrada de elemento de
filtro, según se ha descrito en la etapa de enjuagado de la primera
realización. La segunda etapa de enjuagado puede ir seguida, ya sea
de una etapa de retroflujo cerrando la válvula 31 del conducto de
comunicación de gas y la válvula 33 del conducto de salida de
elemento de filtro como se ha descrito en la primera realización, o
bien la segunda etapa de enjuagado puede ir seguida de una o más
etapas adicionales de filtrado y enjuagado con anterioridad a la
etapa de retroflujo. El volumen de líquido de enjuagado en cada
etapa de enjuagado debe ser elegido de modo que sea similar a, o
mayor que, el volumen interior del elemento 11 de filtro.
En una tercera realización, ilustrada en la
Figura 5, la etapa de retroflujo está asistida con gas. Un conducto
51 de retroflujo de gas se encuentra conectado al conducto 12 de
entrada de elemento de filtro.
El conducto 51 de retroflujo de gas está
equipado con una válvula 52 de conducto de retroflujo para impedir
o permitir el flujo de fluido a su través. En esta realización, la
etapa de filtrado y la etapa de enjuagado se llevan a cabo como en
la primera realización. Durante la etapa de filtrado y la etapa de
enjuagado, la válvula 52 de conducto de retroflujo de gas se
mantiene cerrada.
La etapa de retroflujo incluye cerrar la válvula
31 del conducto de comunicación de gas, la válvula 32 del conducto
de entrada de elemento de filtro, y la válvula 33 del conducto de
entrada de elemento de filtro, y abrir la válvula 52 del conducto
de retroflujo de gas.
El gas de retroflujo del conducto 51 de
retroflujo de gas, puede consistir en productos gaseosos
procedentes de la reacción de Fischer-Tropsch, gas
de síntesis, o un gas inerte tal como nitrógeno.
La presión del gas de retroflujo puede ser mayor
que la presión del exterior del elemento 11 de filtro, en la fase
de lechada, para forzar el transporte de líquido de enjuagado
restante del elemento 11 de filtro y del conducto 12 de entrada de
elemento de filtro a través del elemento 11 de filtro, para soltar
la acumulación de torta de filtro. El flujo de liquido de
retroflujo debe ser igual a, o mayor que, dos veces el flujo medio
de filtrado de gas.
Después de que la etapa de retroflujo se ha
completado, la válvula 52 del conducto de retroflujo de gas se
cierra, y la válvula 31 del conducto de comunicación de gas y la
válvula 33 del conducto de salida de elemento de filtro se abren, y
el filtrado normal puede ser reanudado.
En una cuarta realización, ilustrada en la
Figura 6, se utilizan recipientes separados para suministrar fluido
de enjuagado y fluido de retroflujo. El recipiente 21 se utiliza
para suministrar fluido de enjuagado únicamente, mientras que el
recipiente 23 de suministro de líquido de retroflujo está conectado
al conducto 12 de entrada de elemento de filtro por medio de un
conducto 61 de líquido de retroflujo, entre la válvula 32 del
conducto de entrada de elemento de filtro y el elemento 11 de
filtro. El conducto 61 de líquido de retroflujo está equipado con
una válvula 62 de conducto de líquido de retroflujo para impedir o
permitir el flujo de fluido a su través. La etapa de filtrado y la
etapa de enjuagado se llevan a cabo como en la primera realización.
El fluido de enjuagado puede ser cera LTFT líquida filtrada o
cualquier otro líquido hidrocarburo. Durante la etapa de filtrado y
la etapa de enjuagado, la válvula 62 del conducto de líquido de
retroflujo se mantiene cerrada.
La etapa de retroflujo incluye cerrar la válvula
31 del conducto de comunicación de gas, la válvula 32 del conducto
de entrada de elemento de filtro, y la válvula 33 del conducto de
salida de elemento de filtro, y abrir la válvula 62 del conducto de
retroflujo; aplicar una presión de retroflujo más alta que la
presión en el exterior del elemento 11 de filtro, en la fase de
lechada, para forzar el transporte del fluido de retroflujo a
través del elemento 11 de filtro para soltar la acumulación de
torta de filtro. El flujo de líquido de retroflujo debe ser igual a,
o mayor que, dos veces el flujo medio de filtrado de líquido. El
fluido de retroflujo puede consistir en productos LTFT gaseosos
condensados o en otro líquido hidrocarburo procedente del
recipiente 23 de suministro a través del conducto 61 de líquido de
retroflujo.
Después de que se ha completado la etapa de
retroflujo, la válvula 62 del conducto de líquido de retroflujo se
cierra, la válvula 31 del conducto de comunicación de gas y la
válvula 33 del conducto de salida de elemento de filtro se abren, y
el filtrado normal puede ser reanudado. En una quinta realización,
ilustrada en la Figura 7, se utilizan recipientes separados para
almacenar filtrado y fluido de enjuagado. El recipiente 22 se
utiliza para almacenar filtrado solamente, mientras que el
recipiente 24 de almacenaje de líquido de enjuagado está conectado
al conducto 13 de salida de elemento de filtro por medio de un
conducto 71 de líquido de enjuagado, entre la válvula 33 del
conducto de salida de elemento de filtro y el elemento 13 de
filtro. El conducto 24 de líquido de enjuagado está equipado con
una válvula 72 de conducto de líquido de enjuagado, para impedir o
permitir el flujo de fluido a través del mismo. En esta
realización, la etapa de filtrado se lleva a cabo como en la primera
realización, y con la válvula 72 del conducto de líquido de
enjuagado cerrada.
Esta etapa de filtrado va seguida de una etapa
de enjuagado mediante cierre de la válvula 33 del conducto de
salida de elemento de filtro, y la apertura de la válvula 32 del
conducto de entrada de elemento de filtro y de la válvula 72 del
conducto de líquido de enjuagado. El interior del elemento 11 de
filtro se carga a continuación con un fluido de enjuagado que
comprende productos LTFT gaseosos condensados procedentes del
recipiente 21 de suministro de fluido de enjuagado, a través del
primer conducto 12 de entrada de elemento de filtro.
La presión de carga del líquido de enjuagado
deberá ser inferior o similar a la presión en el exterior del
elemento 11 de filtro, en la fase de lechada, para minimizar el
transporte del fluido de enjuagado a través del elemento de filtro
hacia la fase de lechada. El volumen del líquido de enjuagado debe
ser elegido de modo que sea similar o mayor que el volumen interior
del elemento 11 de filtro. El fluido de enjuagado y cualesquiera
partículas disgregadas recogidas en el interior del elemento 11 de
filtro, son retiradas a continuación del elemento 11 de filtro a
través del conducto 71 de líquido de enjuagado, hasta el recipiente
24 de almacenaje de líquido de enjuagado.
La etapa de enjuagado va seguida de una etapa de
retroflujo cerrando la válvula 31 del conducto de comunicación de
gas y la válvula 72 del conducto de líquido de enjuagado, aplicando
una presión de retroflujo mayor que la presión en el exterior del
elemento 11 de filtro, en la fase de lechada, para forzar el
transporte de dicho fluido de retroflujo a través del elemento 11 de
filtro, para soltar la acumulación de torta de filtro. En esta
realización, el fluido de retroflujo y el fluido de enjuagado son
el mismo fluido: los productos LTFT condensados procedentes del
recipiente 21 de suministro a través del conducto 12 de entrada de
elemento de filtro. El flujo de líquido de retroflujo puede ser
igual a, o mayor que, dos veces el flujo medio de filtrado de
líquido.
Después de que se ha completado la etapa de
retroflujo, se cierran la válvula 32 del conducto de entrada de
elemento de filtro y la válvula 31 del conducto de comunicación de
gas, y se abre la válvula 33 del conducto de salida de elemento de
filtro, y el filtrado normal puede ser reanudado.
En esa realización, en la Figura 8 ilustrada, no
existen recipientes separados para suministrar líquido de enjuagado
y líquido de retroflujo, y para almacenar el líquido de filtrado y
de enjuagado. La cera del producto LTFT líquida filtrada, se
utiliza tanto como líquido de enjuagado como líquido de retroflujo,
y el recipiente 22 actúa tanto como suministro de líquido de
enjuagado como de líquido de retroflujo, y para almacenar el
filtrado. Desde la salida 81 de almacenaje de filtrado, es posible
reciclar partes del filtrado hasta el elemento 11 de filtro por un
conducto 82 de reciclaje de líquido a través de una bomba 83 de
reciclaje de líquido.
El conducto 82 de reciclaje de líquido está
equipado con válvulas: una válvula 84 de conducto de reciclaje de
líquido para impedir o permitir el flujo de fluidos a su través,
una válvula 85 de control de líquido, y una válvula 86 de
retroflujo.
Esta realización incluye las etapas de aplicar
un pequeño diferencial de presión a través de un elemento 11 de
filtro hueco y de cualquier torta de filtro acumulada sobre el
mismo, para obtener y extraer un filtrado desde el interior del
elemento de filtro. El diferencial de presión está controlado por el
nivel 2 de lechada de la columna 1 de burbujeo de lechada de tres
fases LTFT, y manteniendo abierta la válvula 31 del conducto de
comunicación de gas en el conducto 14, entre la parte superior del
recipiente 22 de almacenaje y la fase gaseosa por encima del nivel
2 de lechada en el reactor 1 de columna de burbujeo de lechada
LTFT. El filtrado se extrae desde el elemento 11 de filtro hasta el
recipiente 22 de almacenaje de filtrado a través del conducto 13 de
salida de elemento de filtro, y con la válvula 33 del conducto de
salida de elemento de filtro abierta. El conducto 13 de salida de
elemento de filtro está equipado con una válvula 34 de control de
fluido del conducto de salida de elemento de filtro, para controlar
la velocidad de flujo del filtrado. La válvula 84 del conducto de
reciclaje de líquido se mantiene cerrada durante la etapa de
filtrado.
Esta etapa de filtrado va seguida entonces de
una etapa de enjuagado mediante la apertura de la válvula 84 de
reciclaje de líquido, y de la válvula 85 de control de líquido de
enjuagado, cargando el interior del elemento 11 de filtro con cera
del producto LTFT líquida filtrada procedente del recipiente 22 a
través del conducto 82 de reciclaje de líquido y de la bomba 83 de
reciclaje de líquido como fluido de enjuagado. La válvula 86 de
retroflujo se mantiene cerrada durante la etapa de enjuagado.
La presión de carga de la cera del producto LTFT
líquida filtrada debe ser inferior o similar a la presión del
exterior del elemento 11 de filtro, en la fase de lechada, para
minimizar el transporte de la cera del producto LTFT líquida
filtrada a través del elemento de filtro hacia la fase de lechada.
El volumen de cera del producto LTFT líquida filtrada en la etapa
de enjuagado debe ser seleccionado de modo que sea similar a, o
mayor que, el volumen interior del elemento 11 de filtro. La cera
del producto LTFT líquida filtrada y cualesquiera partículas
disgregadas recogidas en el interior del elemento 11 de filtro, son
extraídas a continuación desde el elemento 11 de filtro a través
del conducto 33 de líquido de enjuagado, hasta el recipiente 22 de
almacenaje de líquido de enjuagado.
La etapa de enjuagado va seguida de una etapa de
retroflujo, cerrando la válvula 31 del conducto de comunicación de
gas, la válvula 33 del conducto de salida de elemento de filtro, y
abriendo la válvula 86 de retroflujo, y aplicando una presión de
retroflujo más alta que la presión en el exterior del elemento 11 de
filtro, en la fase de lechada, para forzar el transporte de la cera
del producto LTFT líquida filtrada a través del elemento 11 de
filtro, para soltar la torta de filtro acumulada.
Después de que se ha completado la etapa de
retroflujo, la válvula 84 del conducto de reciclaje de líquido y la
válvula 86 de retroflujo se cierran, y la válvula 31 del conducto
de comunicación de gas y la válvula 33 del conducto de salida de
elemento de filtro se abren, y el filtrado normal puede ser
reanudado.
Opcionalmente, el líquido reciclado que va a ser
usado como líquido de retroflujo, puede ser encaminado hacia fuera
de la bomba 83 de reciclaje según se ha ilustrado en la Figura
9.
Opcionalmente, el líquido reciclado puede ser
también almacenado en un tanque de almacenaje de líquido de
reciclaje, según se ha ilustrado en la Figura 10. El líquido
reciclado a través del conducto 82 de reciclaje de líquido, es
bombeado a través de la bomba 83 de reciclaje de líquido hasta un
tanque 25 de almacenamiento de reciclaje de líquido, con
anterioridad a que el líquido reciclado sea utilizado en las etapas
de retroflujo, según se ha descrito anteriormente.
En una séptima realización, con referencia a la
Figura 8, la etapa de filtrado y la etapa de enjuagado discurren en
paralelo. Durante la etapa de filtrado, la válvula 84 de reciclaje
de líquido y la válvula 85 de control de líquido de enjuagado se
mantienen abiertas, cargando el interior del elemento 11 de filtro
con cera del producto LTFT líquida filtrada desde el recipiente 22,
a través del conducto 82 de reciclaje de líquido y de la bomba 83
de reciclaje de líquido, adicionalmente al filtrado transportado a
través del elemento 11 de filtro desde la fase de lechada.
La presión de carga de la cera del producto LTFT
líquida filtrada debe ser más baja que la presión en el exterior
del elemento 11 de filtro, en la fase de lechada, para evitar el
transporte de líquido de enjuagado a través del elemento de filtro,
hacia la fase de lechada. La etapa combinada de filtrado y
enjuagado, va seguida de una etapa de retroflujo, cerrando la
válvula 31 del conducto de comunicación de gas y la válvula 33 del
conducto de salida de elemento de filtro, y abriendo la válvula 86
de retroflujo, y aplicando una presión de retroflujo más alta que
la presión en el exterior del elemento 11 de filtro, en la fase de
lechada, para forzar el transporte de la cera del producto LTFT
líquida filtrada a través del elemento 11 de filtro para soltar la
torta de filtro acumulada.
Después de que se ha completado la etapa de
retroflujo, se cierra la válvula 86 de retroflujo, y se abren la
válvula 31 del conducto de comunicación y la válvula 33 del
conducto de salida de elemento de filtro, pudiendo ser reanudados
el filtrado y enjuagado combinados.
Cualquier persona experta en la materia podrá
entender que diferentes combinaciones de las realizaciones
descritas en lo que antecede, son posibles dentro del alcance de la
invención.
Se comprenderá que la descripción, así como los
ejemplos ilustrativos que siguen, se proporcionan para ayudar al
experto en la materia a entender la invención, y no se pretende que
sean interpretados como indebidamente limitativos de un alcance
razonable de la invención.
La invención va a ser descrita ahora en los
ejemplos que siguen:
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplo
1
En este primer ejemplo, se utilizó un reactor de
lechada de tres fases LTFT, de 2,7 m de diámetro interno y una
altura de 28 m, y con un procedimiento de filtrado conforme a la
presente invención, instalado en una realización como la ilustrada
en la Figura 5.
La instalación incluía una pluralidad de
elementos de filtro huecos, cerrados por ambos extremos, sumergidos
con orientación vertical en la lechada. Los elementos de filtro
estaban ubicados por grupos de elementos de filtro. Los medios de
filtro de los elementos de filtro estaban fabricados a partir de
malla de alambre trenzado de acero inoxidable, que tenía un tamaño
medio de poro de 70 \mum. La concentración de partículas de
catalizador en la lechada, en este experimento, era de un 8% en
peso, con una distribución de tamaño de partícula como se indica a
continuación:
< 100 \mum 95% en vol.
< 70 \mum 50% en vol.
< 25 \mum 10% en vol.
< 5 \mum 3% en vol.
La presión del reactor de lechada LTFT era de
1600 kPag. Durante la etapa de filtrado, se aplicó un diferencial
de presión de filtrado de 0,01 - 100 kPa a través de los elementos
de filtro y de las tortas de filtro acumuladas sobre la parte
externa de los elementos de filtro, para obtener y extraer un
filtrado desde el interior de los elementos de filtro. Para un
grupo de elementos de filtro, la etapa de filtrado estuvo seguida
de una etapa de enjuagado mediante carga en el interior de los
elementos de filtro de este grupo de elementos de filtro, de un
líquido de enjuagado que comprende productos LTFT condensados. La
velocidad de flujo del líquido de enjuagado estuvo controlada por
la presión diferencial entre el reactor LTFT y el recipiente para
el suministro de líquido de enjuagado y de líquido de
retroflujo.
La etapa de enjuagado estuvo seguida de una
etapa de retroflujo mediante aplicación de un diferencial de
presión de retroflujo de 500 kPa entre el reactor LTFT y el
recipiente para el suministro de líquido de enjuagado y de líquido
de retroflujo, para forzar el líquido de retroflujo que comprende
los productos LTFT condensados, en dirección opuesta a través de
los medios de filtro, para soltar las tortas de filtro. Se permitió
que el líquido de retroflujo circulara hacia los elementos de
filtro durante 1 a 5 segundos. A continuación, se utilizó un flujo
de gas inerte como pulso de retroflujo adicional a través de los
elementos de filtro durante 0,5 a 10 segundos. Después de la etapa
de retroflujo, se inició una nueva etapa de filtrado.
El procedimiento descrito anteriormente fue
repetido para cada uno de los grupos de elementos de filtro.
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplo
2
En este ejemplo, se utilizó un reactor de
lechada de tres fases LTFT, de 55 mm de diámetro interno y una
altura de 5 m, y con un procedimiento de filtrado de acuerdo con la
presente invención, instalado en una realización como la ilustrada
en la Figura 9. La instalación incluía un único elemento de filtro
hueco, cerrado por ambos extremos, sumergido con orientación
vertical en la lechada. Los medios de filtro del elemento de filtro
estaban fabricados a partir de malla de alambre trenzado de acero
inoxidable, que tenía un tamaño medio de poro de 70 \mum. La
concentración de partículas de catalizador en la lechada de este
experimento fue de un 12% en peso, con una distribución de tamaño de
partícula según se indica a continuación:
< 100 \mum 95% en vol.
< 70 \mum 50% en vol.
< 25 \mum 10% en vol.
< 5 \mum 3% en vol.
La presión del reactor de lechada LTFT fue de
2000 kPag. Durante la etapa de filtrado, se aplicó un diferencial
de presión de filtrado de 0,01 - 30 kPa a través del elemento de
filtro y de la torta de filtro acumulada por fuera del elemento de
filtro, para obtener y extraer un filtrado desde el interior del
elemento de filtro. La etapa de filtrado estuvo seguida de una
etapa de enjuagado, mediante carga en el interior del elemento de
filtro de un líquido de enjuagado que comprendía cera LTFT líquida
filtrada reciclada. La cera LTFT líquida filtrada reciclada fue
desgasificada en un recipiente de almacenaje con anterioridad al
reciclado. La velocidad de flujo del líquido de enjuagado estuvo
controlada por medio de una válvula de control situada en el
conducto con anterioridad al elemento de filtro. La velocidad de
flujo utilizada estuvo en la gama de un 10-50% de
la velocidad de filtrado, y fue aplicada durante 5 a
60 segundos.
60 segundos.
La etapa de enjuagado estuvo seguida de una
etapa de retroflujo mediante aplicación de un diferencial de
presión de retroflujo de 80 kPa entre el reactor LTFT y el
recipiente de almacenaje, por presurización del recipiente de
almacenaje, para forzar un retroflujo de la cera TFT líquida
filtrada reciclada en dirección opuesta a través de los medios de
filtro, para soltar la torta de filtro. La velocidad del flujo de
retroflujo fue al menos el doble de la velocidad del flujo de
filtrado, típicamente del orden de 10,000 - 20,0000 kg/m^{2}h.
Se permitió que la cera líquida de retroflujo
circulara hacia el elemento de filtro durante 3 a 20 segundos. A
continuación, se igualó la presión en el recipiente de almacenaje y
en el reactor LTFT, y se pudo iniciar una nueva etapa de
filtrado.
En la Figura 11 se proporcionan las velocidades
de flujo (en kg/m^{2}h) de 20 ciclos de filtrado, enjuagado y
retroflujo de este experimento. En la Figura 11 se muestran dos
curvas. Una curva muestra el flujo real mientras que la otra muestra
el flujo medio durante un período de 30 minutos. La curva que
muestra el flujo real muestra que el flujo real dentro de cada
ciclo es muy alto inmediatamente después de la etapa de retroflujo,
y que el flujo real va decreciendo a lo largo de la secuencia de
filtrado. La curva que muestra el flujo medio por encima de 30
minutos, muestra que el flujo medio dentro de cada secuencia de
filtrado es constante, lo que indica que no existen pérdidas
aparentes de capacidad de filtrado con el tiempo.
Claims (12)
1. Un procedimiento de separación de líquido
desde una columna (1) de burbujeo de lechada de tres fases, cuyo
procedimiento incluye las etapas de:
- a)
- aplicar un diferencial de presión de filtrado a través de medios de filtrado de un elemento (11) de filtro hueco y de cualquier torta de filtro acumulada por el exterior de dicho elemento (11) de filtro, para obtener y extraer un filtrado desde el interior del elemento (11) de filtro,
- b)
- en paralelo o a continuación: cargar el interior del elemento (11) de filtro con un fluido de enjuagado, para limpiar el interior del filtro (11) en cuanto a partículas disgregadas de catalizador;
- c)
- aplicar un diferencial de presión de retrolavado opuesto al diferencial de presión de filtrado, para forzar un fluido de retroflujo en dirección opuesta a través de los medios de filtro, para desalojar la torta de filtro acumulada.
2. Un procedimiento según se reivindica en la
reivindicación 1, en el que una o más de las etapas son etapas
repetitivas.
3. Un procedimiento según se reivindica en la
reivindicación 1 o en la reivindicación 2, en el que el interior
del filtro (11) se carga con fluido de enjuagado cuando la
velocidad de enjuagado ha alcanzado un nivel bajo predeterminado, o
después de un tiempo predeterminado.
4. Un procedimiento según se reivindica en una
cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la etapa
de aplicar presión de retroflujo sigue, después de un tiempo
predeterminado, a la etapa de cargar el interior del filtro (11) con
fluido de enjuagado.
5. Un procedimiento según se reivindica en una
cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la presión
de carga del fluido de enjuagado cuando se carga el interior del
elemento (11) de filtro, es inferior o similar a la presión en el
exterior del elemento (11) de filtro, en la fase de lechada.
6. Un procedimiento según se reivindica en una
cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el fluido de
enjuagado consiste en cualquier líquido hidrocarburo esencialmente
libre de partículas disgregadas.
7. Un procedimiento según se reivindica en la
reivindicación 6, en el que el fluido de enjuagado se elige a
partir de productos líquidos procedentes de una reacción de
Fischer-Tropsch.
8. Un procedimiento según se reivindica en una
cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el volumen
del líquido de enjuagado se selecciona de modo que sea similar o
mayor que el volumen interno del elemento (11) de filtro.
9. Un procedimiento según se reivindica en una
cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el filtro
(11) se carga de una manera turbulenta para incrementar la
suspensión de las partículas disgregadas en el fluido de
enjuagado.
10. Un procedimiento según se reivindica en una
cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que incluye la etapa
de extraer y dirigir líquido de enjuagado junto con cualesquiera
partículas disgregadas suspendidas en el mismo, hasta un recipiente
(24) de líquido de enjuagado para su procesamiento adicional.
11. Un procedimiento según se reivindica en una
cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la etapa
de cargar el interior del elemento (11) de filtro con fluido de
enjuagado se repite una o más veces con anterioridad a la etapa de
retroflujo.
12. Un procedimiento según se reivindica en una
cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la
temperatura del fluido de enjuagado y del fluido de retroflujo se
selecciona de modo que sea suficientemente alta como para evitar la
condensación de agua en la fase de lechada, en las proximidades del
elemento (11) de filtro.
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