ES2963036T3 - Sistemas y métodos que usan un conjunto de inserción con huecos de flujo de gas apilados - Google Patents
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Abstract
Se describen conjuntos de insertos con espacios de flujo de gas apilados para agregar y/o eliminar gases de una mezcla de sólido/gas que viaja a través de una barrera. Un sistema de ejemplo puede comprender una barrera y un conjunto de inserción en la barrera que define un anillo entre el conjunto de inserción y la barrera, en donde el conjunto de inserción comprende espacios de flujo apilados configurados para la adición y/o eliminación de gas de una mezcla de sólido/gas que fluye en el anillo. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)
Description
DESCRIPCIÓN
Sistemas y métodos que usan un conjunto de inserción con huecos de flujo de gas apilados
Campo
La invención se refiere de manera general a la adición y/o retirada de gas a partir de una mezcla de sólido/gas que fluye a través de una barrera. En particular, esta descripción se refiere a usar un conjunto de inserción en la barrera con huecos de flujo de gas apilados para añadir y/o retirar gases a partir de una mezcla de sólido/gas que se desplaza a través de un recipiente.
Antecedentes
Por lo general, los procedimientos de polimerización de poliolefinas hacen uso de un recipiente de purga después del recipiente del reactor para retirar compuestos volátiles no deseados a partir de la resina de polímero. El recipiente de purga es un recipiente donde una mezcla de resina entra en la porción superior del recipiente y se somete a gas de purga a través de orificios o aberturas en la parte inferior del recipiente y posiblemente a lo largo de los lados y otras zonas del recipiente para retirar los compuestos volátiles mediante un efecto de purga.
Sin embargo, simplemente insertar mediante tubos un gas de purga en la resina sin tener en cuenta la distribución de flujo de sólidos, la distribución del gas de purga a través de la resina, los patrones de flujo de resina y cualquier posible efecto de calentamiento del gas de purga puede dar como resultado daños a la resina y posiblemente conducir a productos poliméricos malos o comercialmente no viables. Además, el tiempo que está expuesta la resina al gas de purga también puede afectar el grado en que se retiran los compuestos volátiles a partir de la resina.
La fase de contacto entre la resina y el recipiente de purga junto con cualquier saliente asociado (tal como tuberías, tubos, soportes, etc., que pueden sobresalir en la trayectoria de flujo de resina) también puede tener un efecto sobre la velocidad de flujo de la resina a través del recipiente de purga. Dado que los compuestos volátiles pueden purgarse de la resina a una velocidad que depende del tiempo de contacto entre la resina y el gas de purga, cualquier patrón de flujo irregular de la resina (es decir, un flujo de resina más lento o más rápido) puede afectar la cantidad de compuestos volátiles que se purgan. Por consiguiente, la cantidad de compuestos volátiles retirados difiere de una porción del recipiente de purga a otra dependiendo del patrón de flujo de la resina.
Con frecuencia se incluyen conjuntos de inserción, a través de los cuales se puede añadir y/o retirar gas de la trayectoria de flujo de la resina, en el recipiente de purga para abordar algunos de estos problemas con flujo másico en el recipiente de purga, así como distribución de gas dentro del lecho de sólidos. Un ejemplo de un conjunto de inserción incluye un cono invertido con una o más secciones de elemento cilíndrico debajo del cono invertido cuyo propósito es lograr un perfil de velocidad casi constante de la resina que se desplaza hacia abajo en el recipiente de purga. También pueden incluirse otros tipos de conjunto de inserción en el recipiente de purga. Sin embargo, mediante la inclusión del conjunto de inserción en el recipiente de purga, puede aumentarse de manera no deseable el diámetro del recipiente aumentando el coste del recipiente. Esto se debe a que el diámetro del recipiente de purga es una función del área del conjunto de inserción. Esta relación entre el diámetro del recipiente y el área de inserción se produce porque no debe superarse una velocidad de superficie máxima sin que se produzca un arrastre de resina inaceptablemente alto en el caso de retirar gases a partir del lecho de sólidos. El arrastre de resina en el gas extraído puede ser indeseable para equipos aguas abajo y puede dar como resultado un ensuciamiento de las tuberías. Además, cuando se introduce gas en el lecho de sólidos, tampoco es deseable fluidizar localmente los sólidos, ya que esto puede dar como resultado una mala distribución de gas, una interrupción de flujo de sólidos y segregación.
El documento WO 2010/062526 describe un sistema en una realización que incluye una barrera; un cono invertido en la barrera; y un elemento bajo el cono invertido y que tiene dimensiones que hacen que los sólidos que pasan a lo largo del mismo entre el elemento y la barrera tengan aproximadamente un perfil de velocidad constante a través del mismo.
El documento US 2008/253937 describe un aparato de extracción para el procedimiento de separación gas-sólido en un lecho fluidizado en un flujo a contracorriente de un fluido de extracción. El aparato incluye conjuntos de placas deflectoras perforadas con orificios, fijadas en serie, alternando placas centrales y laterales dentro de una cámara de extracción.
El documento US 2005/040075 describe un aparato de extracción para desorber gases a partir de partículas sólidas a través del cual fluye a contracorriente un fluido de extracción, que comprende una serie de conjuntos de al menos dos placas deflectoras paralelas, segmentadas cada uno, estando los deflectores segmentados orientados de manera que las filas están desplazadas con respecto a las filas de otros niveles, donde el grosor y la separación de dichos conjuntos de deflectores están dimensionados para reducir la coalescencia del tamaño de las burbujas formadas y optimizar la desorción de hidrocarburos a partir de dichas partículas sólidas fluidizadas.
El documento US 7247233 describe un aparato para separar sólidos particulados a partir de gases.
Resumen
En resumen, se proporciona un sistema, que comprende: una barreara; y un conjunto de inserción en la barrera que define un anillo entre el conjunto de inserción y la barrera, en donde: el conjunto de inserción comprende huecos de flujo apilados configurados para la adición y/o retirada de gas a partir de una mezcla de sólido/gas que fluye en el anillo; el conjunto de inserción comprende una serie de conos apilados; el conjunto de inserción comprende un cono y un elemento bajo el cono; el elemento comprende: una sección de elemento superior que tiene una porción en sección decreciente que se extiende al interior del cono; una sección de elemento central que se extiende al interior de una porción inferior de la sección de elemento superior; y una sección de elemento inferior que tiene una porción en sección decreciente que se extiende al interior de una porción inferior de la sección de elemento central; y la sección de elemento central presenta sección decreciente desde abajo hasta arriba.
También se proporciona un método para purgar una mezcla de sólido/gas, que comprende: añadir la mezcla de sólido/gas a una barrera que tiene un conjunto de inserción en la misma, en donde el conjunto de inserción comprende huecos de flujo apilados, en donde el conjunto de inserción comprende una serie de conos invertidos apilados; inyectar un gas de purga a través del conjunto de inserción y en la mezcla de sólido/gas a medida que la mezcla de sólido/gas se mueve hacia abajo a través de la barrera; y retirar un gas a partir de la mezcla de sólido/gas a través del conjunto de inserción a medida que la mezcla de sólido/gas se mueve hacia abajo a través de la barrera, en donde: el conjunto de inserción comprende un cono y un elemento bajo el cono; el elemento comprende: una sección de elemento superior que tiene una porción en sección decreciente que se extiende al interior del cono; una sección de elemento central que se extiende al interior de una porción inferior de la sección de elemento superior; y una sección de elemento inferior que tiene una porción en sección decreciente que se extiende al interior de una porción inferior de la sección de elemento central; y la sección de elemento central presenta sección decreciente desde abajo hasta arriba.
En la presente descripción se describe un ejemplo de sistema que comprende una barrera y un conjunto de inserción en la barrera que define un anillo entre el conjunto de inserción y la barrera, en donde el conjunto de inserción comprende huecos de flujo apilados configurados para la adición y/o retirada de gas a partir de una mezcla de sólido/gas que fluye en el anillo.
En la presente descripción se describe un ejemplo de método para purgar una mezcla de sólido/gas. El método puede comprender añadir la mezcla de sólido/gas a una barrera que tiene un conjunto de inserción en la misma, en donde el conjunto de inserción comprende huecos de flujo apilados. El método puede comprender además inyectar un gas de purga a través del conjunto de inserción y en la mezcla de sólido/gas a medida que la mezcla de sólido/gas se mueve hacia abajo a través de la barrera. El método puede comprender además retirar un gas a partir de la mezcla de sólido/gas a través del conjunto de inserción a medida que la mezcla de sólido/gas se mueve hacia abajo a través de la barrera.
Lo anterior ha descrito de manera bastante amplia las características y ventajas técnicas de la presente invención para que pueda entenderse mejor la siguiente descripción detallada de la invención. A continuación se describirán características y ventajas adicionales de la invención que forman el objeto de las reivindicaciones de la invención. Los expertos en la técnica deben apreciar que el diseño y las realizaciones específicas descritas pueden utilizarse fácilmente como base para modificar o diseñar otras realizaciones para llevar a cabo los mismos fines de la presente invención. También debe entenderse por los expertos en la técnica que tales realizaciones equivalentes no se alejan del espíritu y alcance de la invención como se expone en las reivindicaciones adjuntas.
Breve descripción de los dibujos
Para una descripción detallada de las realizaciones preferidas de la invención, ahora se hará referencia a los dibujos adjuntos en los que:
La figura 1 es un de diagrama en sección transversal a modo de ejemplo de un sistema para añadir y/o retirar gas a partir de una mezcla de sólido/gas.
La figura 2 es un de diagrama en sección transversal a modo de ejemplo de un sistema para añadir y/o retirar gas a partir de una mezcla de sólido/gas.
La figura 3 es un de diagrama en sección transversal a modo de ejemplo de un sistema para añadir y/o retirar gas a partir de una mezcla de sólido/gas.
La figura 4 es un diagrama en sección transversal a modo de ejemplo de un conjunto de inserción para añadir y/o retirar gas a partir de una mezcla de sólido/gas en un recipiente de purga.
La figura 5 es un diagrama en sección transversal a modo de ejemplo que ilustra muescas en un conjunto de inserción para añadir y/o retirar gas a partir de una mezcla de sólido/gas.
Descripción detallada
Antes de que se divulguen y describan los presentes compuestos, componentes, composiciones, dispositivos, equipos, configuraciones, esquemas, sistemas y/o métodos, debe entenderse que, a menos que se indique lo contrario, esta invención no se limita a compuestos, componentes, composiciones, dispositivos, equipos, configuraciones, esquemas, sistemas, métodos específicos o similares, ya que los mismos pueden variar, a menos que se especifique lo contrario. También debe entenderse que la terminología utilizada en la presente descripción tiene el fin de describir realizaciones particulares solamente y no pretende ser limitativa.
También debe tenerse en cuenta que, como se usa en la memoria descriptiva y en las reivindicaciones adjuntas, las formas en singular “ un” , “ una” y “ el/la” incluyen referentes en plural a menos que se especifique lo contrario.
Generalmente, las realizaciones descritas en la presente memoria se refieren a métodos y sistemas de adición y/o retirada de gas a partir de un recipiente de purga. Por ejemplo, las realizaciones descritas en la presente memoria se refieren a sistemas y métodos para retirar compuestos volátiles a partir de una resina a medida que fluye a través de un recipiente de purga de flujo másico, que puede estar en una forma de “ flujo de pistón” .
Otras realizaciones generales incluyen métodos para purgar un gas a partir de una mezcla de sólido/gas donde la mezcla de sólido/gas fluye a través de un recipiente de purga, entra en contacto con un conjunto de inserción que comprende un cono invertido con un elemento bajo el cono. En algunas realizaciones, la mezcla de sólido/gas que fluye a través del recipiente de purga puede tener un perfil de velocidad casi constante. Las realizaciones en el presente documento incluyen además huecos de flujo apilados en el conjunto de inserción para añadir y/o retirar gases a partir de la mezcla de sólido/gas. Por ejemplo, puede añadirse un gas de purga a la mezcla de sólido/gas a través de los huecos de flujo apilados.
El término “ purga” como se usa en la presente descripción se refiere al procedimiento de retirar gases disueltos y no disueltos no deseados, incluyendo hidrocarburos y/o compuestos volátiles, a partir de un polímero granular sólido que tiene un espacio intersticial lleno de gas. Además del gas intersticial, puede haber hidrocarburos disueltos en la resina. La operación de purga incluye normalmente la creación de una fuerza de accionamiento suficiente para hacer que el hidrocarburo absorbido se difunda a partir de la resina. Los hidrocarburos en el espacio intersticial se desplazan rápidamente con gas de purga, pero los hidrocarburos disueltos salen lentamente, dependiendo la tasa de difusión relativa del peso molecular (PM) del hidrocarburo (las moléculas grandes se difunden más lentamente).
El término “ compuestos volátiles” como se usa en el presente documento se refiere a un componente o compuesto que tiene un punto de ebullición relativo bajo en comparación con los componentes o compuestos alrededor del mismo. Los compuestos volátiles ilustrativos incluyen, pero no se limitan a, nitrógeno, agua, amoniaco, metano, dióxido de carbono y todos los compuestos de oxígeno, carbono e hidrógeno.
El término “ sólido” , como se usa en la presente descripción, se refiere a cualquier material sólido, tal como resina, grano, partículas metálicas, etc. Por ejemplo, un sólido que se incluye en una mezcla de sólido/gas puede ser una resina de polímero que se ha procesado para dar una forma que incluye compuestos volátiles que deben retirarse antes de almacenar o procesar adicionalmente la resina.
El término “ mezcla de sólido/gas” , como se usa en la presente descripción, se refiere a cualquier sustancia incluyendo cualquier sustancia sólida, líquida o gaseosa, incluyendo cualquier mezcla de las mismas. Por ejemplo, una mezcla de sólido/gas puede referirse a una mezcla de gases volátiles, resina de polímero y gas de purga, o, en algunos casos, puede referirse sólo a resina de polímero y/o gas de purga, etc.
El término “ resina” , como se usa en la presente descripción, se refiere a un material intermedio o final en el procedimiento de polimerización. La resina puede ser un sólido o una mezcla de sólido y gas o gases intersticiales. Por ejemplo, una resina puede incluir cualquier monómero de olefina incluyendo alquenos sustituidos y no sustituidos que tengan de dos a 10 átomos de carbono, tales como etileno, propileno, 1-buteno, 1-penteno, 1-hexeno, 1-octeno, 1-deceno, 1-dodeceno, estireno y derivados y mezclas de los mismos, junto con otras impurezas tales como compuestos volátiles, líquidos, etc. Tanto los monómeros sin reaccionar (alquenos) como los alcanos no reactivos pueden disolverse en la resina y tanto los alcanos como los alquenos pueden comprender partes del gas intersticial. Los alcanos no reactivos ilustrativos incluyen, pero no se limitan a, propano, butano, isobutano, pentano, isopentano, hexano, isómeros de los mismos y derivados de los mismos.
El término “ flujo másico” , como se utiliza en la presente memoria, se refiere a una condición de flujo única donde superficies lisas y pendientes pronunciadas de un recipiente permiten que todos los sólidos en el recipiente estén en movimiento cuando los sólidos se descargan a partir del recipiente.
El término “ flujo de pistón” , como se usa en el presente documento, se refiere a un subconjunto de flujo másico donde sustancialmente la totalidad de un determinado material, sólido, gas, líquido o combinación de los mismos, en un recipiente en un punto dado tiene aproximadamente un perfil de velocidad uniforme. Por ejemplo, en un recipiente de purga orientado verticalmente, el flujo de pistón puede lograrse cuando la mezcla de sólido/gas en el recipiente de purga en un nivel dado se desplaza verticalmente hacia abajo a la misma velocidad. En otro ejemplo, en un recipiente de purga orientado verticalmente, el flujo de pistón puede lograrse cuando el/los sólido (s) en la mezcla de sólido/gas se desplaza(n) verticalmente hacia abajo aproximadamente a la misma velocidad en un nivel dado en el recipiente de purga.
El término “ superficie de contacto” , como se usa en la presente descripción, se refiere a la zona de contacto entre un entorno gaseoso y una superficie de material sólido o semisólido. Por ejemplo, aguas abajo de cada punto de inyección de gas, puede haber una zona de mezcla de sólido/gas donde el gas inyectado interacciona con una superficie de la mezcla de sólido/gas.
El término “ perfil de velocidad constante” , como se usa en la presente descripción, se refiere, por ejemplo, al/a los sólido(s) en un medio tal como una mezcla de sólido/gas a un nivel dado preferiblemente en un recipiente de purga orientado verticalmente que se desplaza hacia abajo (en una clase de realizaciones, verticalmente hacia abajo) en el recipiente de purga a o aproximadamente a la misma velocidad. El término “ perfil de velocidad vertical constante” , como se usa en el presente documento, se refiere, por ejemplo, al/a los sólido(s) en un medio tal como una mezcla de sólido/gas a un nivel dado en un recipiente de purga orientado verticalmente que se desplaza verticalmente hacia abajo en el recipiente de purga a o aproximadamente a la misma velocidad.
Con referencia ahora a la figura 1, se muestra un sistema 100 para añadir y/o retirar gas a partir de una mezcla de sólido/gas en una barrera, que puede ser un recipiente, tubo, tubería, etc., donde la barrera puede tener cualquier forma en sección transversal, tal como redonda, ovalada, poligonal, etc. Por simplicidad, y sin limitar la invención de ninguna manera, la barrera se ha representado en las figuras 1-3 como un recipiente de purga 102, y todas las descripciones que acompañan a las figuras cuando se hace referencia a la barrera se refieren a un recipiente de purga. Sin embargo, el recipiente de purga 102 y cualquier tipo de barrera pueden intercambiarse en las siguientes descripciones sin afectar el alcance y la amplitud de la invención.
En la realización ilustrada, el recipiente de purga 102 incluye una entrada superior 104 en o cerca de la porción superior del recipiente de purga 102. Una mezcla de sólido/gas puede entrar en el recipiente de purga 102 a través de la entrada superior 104. Como se ha descrito anteriormente, la mezcla de sólido/gas, en algunas realizaciones, puede incluir resina, que puede incluir gases disueltos y no disueltos no deseados. La mezcla de sólido/gas puede fluir a través del recipiente de purga 102 en la dirección indicada por las flechas 106. Como se ilustra, el recipiente de purga 102 puede incluir además una descarga inferior 108 en o cerca de la porción inferior del recipiente de purga 102. En la realización ilustrada, la porción inferior del recipiente de purga 102 puede incluir una porción en sección decreciente 103, que puede tener forma cónica, por ejemplo. La mezcla de sólido/gas puede salir del recipiente de purga 102 a través de la descarga inferior 108. Aunque sólo se ilustran la entrada superior 104 y la descarga inferior 108 en la figura 1, son posibles más de una entrada y salida, y se pueden usar varios flujos en el recipiente de purga 102, junto con otros enfoques para gestionar el flujo de la mezcla de sólido/gas.
El recipiente de purga 102 puede incluir entradas de gas 110 a través de las cuales se puede añadir un gas de purga a la mezcla de sólido/gas. Como se ilustra, las entradas de gas 110 pueden estar situadas en las porciones superior e inferior del recipiente de purga 102. Una o más de las entradas de gas 110 pueden introducir el gas de purga en el recipiente de purga 102 a través de faldones 111 posicionados en las paredes interiores del recipiente de purga 102 en las entradas de gas 110. El ángulo de las faldones 111 puede ser lo suficientemente pronunciado como para permitir que la mezcla de sólido/gas se deslice sobre las superficies exteriores de los faldones 111 y puede fomentar el flujo másico de sólidos. Las faldones 111 pueden envolverse completamente alrededor de la circunferencia de superficie de la pared interior del recipiente de purga 102. En algunas realizaciones, las faldones 111 pueden estar segmentados, y estos faldones segmentados pueden colocarse en diferentes ubicaciones con respecto al eje longitudinal del recipiente de purga 102, o pueden colocarse en la misma posición con relación al eje longitudinal del recipiente de purga 102.
Cada uno de los faldones 111 y/o paredes del recipiente de purga 102 puede incluir un recubrimiento reductor de la fricción al menos en las superficies de contacto exteriores de mezcla de sólido/gas. Los recubrimientos reductores de fricción ilustrativos incluyen fluoropolímeros tales como politetrafluoroetileno (PTFE), etileno-propileno fluorado (FEP), PLASITE 7122 VTF, etc. Algunos de los recubrimientos preferidos se comercializan con la marca Teflon®, y pueden obtenerse de DUPONT que tiene una oficina de ventas en Wilmington, Delaware, EE. UU.
Los faldones 111 pueden formarse por tener la porción superior adyacente del recipiente de purga 102 con un diámetro interno más pequeño, y la porción inferior adyacente del recipiente de purga 102 con un diámetro interno más grande, definiendo así un hueco entre las mismas para transportar gas hasta o desde la mezcla de sólido/gas dentro del recipiente de purga 102, como se muestra en la figura 1.
El recipiente de purga 102 también puede incluir una entrada de gas de inserción 112 a través de la cual se puede añadir el gas de purga a la mezcla de sólido/gas por medio del conjunto de inserción 114. El recipiente de purga 102 puede incluir un filtro 116 a través del cual se puede retirar gas a partir del recipiente de purga 102. En algunas realizaciones, una porción del gas puede fluir fuera del filtro 116 y, en realizaciones alternativas, sustancialmente todo el gas puede fluir fuera del filtro 116. Sin embargo, el gas puede fluir hacia fuera sustancialmente desde cualquier punto de extracción en el recipiente de purga 102. Por ejemplo, el recipiente de purga 102 puede incluir una salida de gas de inserción 118 para extraer gas del recipiente de purga 102 a través del conjunto de inserción 114.
El recipiente de purga 102 puede incluir un conjunto de inserción 114. Como se ilustra, el conjunto de inserción 114 puede comprender un cono invertido 120 y un elemento 122 bajo el cono invertido 120. Como se ilustra, se puede formar un espacio anular 124 entre el recipiente de purga 102 y el conjunto de inserción 114. La mezcla de gas/flujo puede fluir hacia abajo a través del recipiente de purga en el espacio anular 124. El elemento 122 bajo el cono invertido 120 puede tener dimensiones que hacen que la mezcla de sólido/gas que pasa a lo largo del mismo tenga un perfil de velocidad constante a través del mismo. El ángulo del cono invertido 120 puede ser lo suficientemente pronunciado como para permitir que la mezcla de sólido/gas se deslice sobre el exterior de las superficies exteriores del cono invertido 120 y puede fomentar el flujo másico de sólidos. La parte superior del cono invertido 120 puede ser puntiaguda, redondeada, plana o estar formada de otro modo según se desee para una aplicación particular. En algunas realizaciones, el conjunto de inserción 114 puede actuar para mantener el flujo casi de pistón en el espacio anular 124. El cono invertido 120 y/o el elemento 122 pueden tener cualquier forma en sección transversal, tal como una redonda, ovalada, poligonal, etc. Además, el cono invertido 120 y/o el elemento 122 pueden tener una punta puntiaguda, punta redondeada, punta cuadrada, etc. En algunas realizaciones, el cono invertido 120 puede tener ángulos pronunciados y superficies lisas de manera que se fomenta el flujo másico en el recipiente de purga 102. El conjunto de inserción 114 puede fomentar el flujo másico de sólidos alrededor de las superficies exteriores del mismo al tener superficies lisas.
El elemento 122 puede estar compuesto por cualquier número de secciones de elemento, tales como secciones de elemento 126, 128, 130, que pueden incluirse por debajo del cono invertido 120. La disposición, el diseño y la selección de cada una de las secciones de elemento 126, 128, 130, incluidas con el cono invertido 120, si las hay, es una decisión que depende del efecto deseado del conjunto de inserción 114 en su conjunto, y el número y distribución de los puntos de entrada y extracción de gas. Puede usarse una o más secciones de elemento 126, 128, 130 en cualquier conjunto114 de inserción, dependiendo de varios factores incluyendo la longitud del recipiente de purga 102, la velocidad de flujo de la mezcla de sólido/gas, la velocidad de flujo de gas, etc. Estas secciones de elemento 126, 128, 130 se denominan en el presente documento sección de elemento superior 126, sección de elemento central 128 y sección de elemento inferior 130. Como se ilustra, el cono invertido 120 puede ser una pieza independiente de la sección de elemento superior 126. El cono invertido 120 también puede ser parte de la sección de elemento superior 126, por ejemplo, puede ser el extremo superior de la sección de elemento superior 126. Además, el espacio anular 124 puede ser parte del recipiente de purga 102, como una extensión, o puede ser una parte independiente.
La sección de elemento superior 126 puede tener un diámetro generalmente constante, por ejemplo, la sección de elemento superior 126 puede tener una forma generalmente cilíndrica. Sin embargo, pueden ser adecuadas otras formas adecuadas con un área en sección transversal generalmente constante. En la realización ilustrada, la sección de elemento superior 126 incluye una porción en sección decreciente 127 en su extremo superior. Como se ilustra, esta porción en sección decreciente 127 puede extenderse al interior de la porción inferior del cono invertido 120. La sección de elemento superior 126 también puede estar configurada para añadir o retirar gas a partir de la superficie de contacto de la mezcla de sólido/gas. En la realización ilustrada, la sección de elemento superior 126 incluye una salida de gas de inserción 118 para extraer gas.
La sección de elemento central 128 puede estar dispuesta al menos parcialmente entre la sección de elemento superior 126 y la sección de elemento inferior 130. Aunque no se ilustra, también puede haber una sección de elemento adicional dispuesta entre la sección de elemento superior 126 y la sección de elemento inferior 130 ya sea por encima o por debajo de la sección de elemento central 128. En la realización ilustrada, la sección de elemento central 128 se extiende al interior de la parte inferior de la sección de elemento superior 126. Como se ilustra, la sección de elemento central 128 puede presentar una sección decreciente desde abajo hasta arriba. La sección de elemento central 128 también puede tener forma cónica con una parte superior que es redondeada, puntiaguda, plana o está formada de otro modo. Sin embargo, otras formas que presentan sección decreciente desde abajo hasta arriba también pueden ser adecuadas para su uso. Además, sólo una porción de la sección de elemento central 128 puede tener forma cónica en donde una porción de la sección de elemento central 128 puede tener un área en sección transversal generalmente constante. La sección de elemento central 128 también puede estar configurada para añadir o retirar gas a partir de la superficie de contacto de la mezcla de sólido/gas. En la realización ilustrada, la sección de elemento central 128 está en comunicación con la sección de elemento superior 126 para la extracción de gas.
La sección de elemento inferior 130 puede estar dispuesta al menos parcialmente debajo de la sección de elemento central 128. La sección de elemento inferior 130 puede tener un diámetro generalmente constante, por ejemplo, la sección de elemento inferior 130 puede tener una forma generalmente cilíndrica. Sin embargo, otras formas con un área en sección transversal generalmente constante pueden ser adecuadas. En la realización ilustrada, la sección de elemento inferior 130 incluye una porción en sección decreciente superior 129 en su extremo superior. Como se ilustra, esta porción en sección decreciente superior 129 puede extenderse al interior de la porción inferior de la sección de elemento central 128. La sección de elemento inferior 130 también puede incluir una porción en sección decreciente inferior 131 en su extremo inferior, fomentando por tanto un flujo de mezcla de sólido/gas más uniforme a través de las superficies externas del elemento 122. La sección de elemento inferior 128 también puede estar configurada para añadir o retirar gas a partir de la superficie de contacto de la mezcla de sólido/gas. Además, la sección de elemento inferior 130 puede no estar configurada para añadir o retirar gas a partir de la superficie de contacto de la mezcla de sólido/gas. Como se ilustra, la sección de elemento inferior 130 puede no estar en comunicación ni con la entrada de gas de inserción 112 ni con la salida de gas de inserción 118.
Se pueden proporcionar uno o más soportes 132 desde la pared del recipiente de purga 102 hasta el conjunto de inserción 114 para mantenerlo en su lugar. Como se ilustra, los soportes 132 también pueden proporcionar conductos en o debajo del conjunto de inserción 114 para añadir o retirar gas. Los soportes 114 pueden proporcionar además una zona para la entrada de gas de inserción 112 y la salida de gas de inserción 118, que puede incluir equipos asociados tales como tuberías, conductos, etc., para suministrar comunicación de fluido al conjunto de inserción 114, para proporcionar o retirar gas a partir del conjunto de inserción 114, tal como alojando el equipo asociado, proporcionando soporte para el equipo, sujetando el equipo, etc. Una o más de la entrada de gas de inserción 112 y/o la salida de gas de inserción 118 también pueden conectarse al conjunto de inserción 114 independientemente de uno o más de los soportes 132. Todos o algunos de los soportes, conductos, tuberías, etc., que pasan a través de la zona de flujo, incluyendo los soportes 132, pueden tener un borde superior que potencia el flujo, tal como un borde de cuchilla, para minimizar la perturbación del flujo. Por motivos de simplicidad, cada una de la entrada de gas de inserción 112 y la salida de gas de inserción 118 también se incluye con un soporte 132 en las figuras 1-3, pero esto de ninguna manera limita la orientación, colocación y selección de los soportes 132, la entrada de gas de inserción 112 y/o la salida de gas de inserción 118 que pueden usarse en cualquier realización.
Un diámetro externo del elemento 122 puede ser de desde aproximadamente el 75 % hasta aproximadamente el 100 % de un diámetro externo del cono invertido 120. Por lo tanto, el cono invertido 120 puede tener el mismo diámetro externo que el elemento 122, lo que da como resultado un conjunto de inserción 114 que tiene un diámetro externo sustancialmente constante. El diámetro externo del elemento 122 puede ser de desde aproximadamente el 75 % hasta aproximadamente el 90 %, o desde aproximadamente el 80 % hasta aproximadamente el 90 % del diámetro externo del cono invertido 120. El diámetro externo del elemento 122 puede ser de desde aproximadamente el 80 % hasta aproximadamente el 100 %, o desde aproximadamente el 90 % hasta aproximadamente el 100 % del diámetro externo del cono invertido 120. Preferiblemente, los diámetros exteriores indicados en la presente descripción se miden en los puntos más alejados de la parte a la que se hace referencia, pero también pueden referirse a una mediana o promedio de diámetro externo de la misma.
Además, un diámetro externo del elemento 122 puede ser de desde aproximadamente el 50 % hasta aproximadamente el 95 % de un diámetro interno de una porción del recipiente de purga 102 adyacente al mismo. Un diámetro externo del cono invertido 120 y/o el elemento 122 puede ser de desde aproximadamente el 50 % hasta aproximadamente el 95 % de un diámetro interno de una porción del recipiente de purga 102 adyacente al mismo. El diámetro externo del cono invertido 120 y/o el elemento 122 puede ser de desde aproximadamente el 50 % hasta aproximadamente el 80 %, o desde aproximadamente el 55 % hasta aproximadamente el 75 %, o desde aproximadamente el 60 % hasta aproximadamente el 70 %, del diámetro interno de una porción del recipiente de purga 102 adyacente al mismo. El diámetro externo del cono invertido 120 y/o el elemento 122 puede ser de desde aproximadamente el 60 % hasta aproximadamente el 95 %, o desde aproximadamente el 70 % hasta aproximadamente el 85 %, del diámetro interno de una porción del recipiente de purga 102 adyacente al mismo. Por lo tanto, puede haber una relación entre el diámetro externo del elemento 122 y/o del cono invertido 120 y el diámetro interno del recipiente de purga 102.
El cono invertido 120 y las secciones de elemento 126, 128 y 130 pueden tener cámaras internas, tales como las cámaras 136, 138, 140 y 142. Cada una de las cámaras 136, 138, 140 y 142 puede estar o no en comunicación de fluido con las adyacentes de las cámaras 136, 138, 140 y 142. A modo de ejemplo, el cono invertido 120 y las secciones de elemento 126, 128 y 130 pueden tener individualmente aberturas superiores y/o aberturas inferiores para permitir el flujo de fluido entre las cámaras 136, 138, 140 y 142. Las aberturas pueden estar en forma, por ejemplo, de una tubería, tubo, conducto u otra abertura para permitir la comunicación de fluido entre los diversos componentes del conjunto de inserción 114. Las realizaciones de la sección de elemento superior 126 pueden no incluir una abertura en su porción superior de manera que la cámara 136 del cono invertido 120 no esté en comunicación de fluido con la cámara 138 de la sección de elemento superior 126. Las realizaciones de la sección de elemento central 128 pueden tener una abertura en su porción superior de manera que la cámara 140 en la sección de elemento central 128 pueda estar en comunicación de fluido con la cámara 138 de la sección de elemento superior 126. Las realizaciones de la sección de elemento inferior 130 pueden no tener aberturas ni en el extremo superior ni en el inferior de modo que la cámara 142 no pueda estar en comunicación de fluido con la cámara 140 de la sección de elemento central 128 o con el recipiente 120 de purga.
Las realizaciones pueden incluir la adición de gas de purga al flujo de la mezcla de sólido/gas en el recipiente de purga 102 del conjunto de inserción 114. Como se describió anteriormente, el gas de purga también puede añadirse al flujo de la mezcla de sólido/gas a través de las entradas de gas 110 en la pared exterior del recipiente de purga 102. En algunas realizaciones, el gas de purga puede suministrarse al conjunto de inserción 114 mediante la entrada de gas de inserción 112 en el recipiente de purga 102. Como se ilustra, la entrada de gas de inserción 112 puede transportar gas de purga a una zona directamente debajo del cono invertido 120. En realizaciones particulares, la entrada de gas de inserción 112 puede transportar gas de purga a la cámara 136 en el cono invertido 120. Debido a que no hay comunicación entre la sección de elemento superior 126 y el cono invertido 120, el gas de purga suministrado al cono invertido 120 no fluye al interior de la sección de elemento superior 126. Aunque sólo se muestra una entrada de gas de inserción 112, se pueden incluir entradas y conductos adicionales para suministrar gas de purga a diferentes porciones del conjunto de inserción 114, tales como el elemento 122, de manera que el flujo de entrada de gas al conjunto de inserción 114 puede controlarse individualmente para cada entrada y/o para cada una de la sección de elemento 126, 128 y 130 y/o el cono invertido 120.
El conjunto de inserción 114 puede incluir huecos, tales como el hueco de suministro de gas 144, en su pared exterior que permiten que el gas de purga fluya desde el conjunto de inserción 114 al interior del flujo de la mezcla de sólido/gas. Como se ilustra, el hueco de suministro de gas 144 puede estar formado entre el cono invertido 120 y la sección de elemento superior 126. El hueco de suministro de gas 144 puede envolverse completamente alrededor de la circunferencia de superficie de la pared exterior del conjunto de inserción 114. Además, el hueco de suministro de gas 144 puede estar segmentado. El gas de purga introducido en la cámara 136 en el cono invertido 120 puede fluir a través del hueco de suministro de gas 144 y al interior del flujo de mezcla de sólido/gas en el recipiente de purga 102. Aunque sólo se ilustra un único hueco de suministro de gas 144 para la adición de gas de purga en la figura 1, las realizaciones pueden incluir múltiples huecos en el conjunto de inserción 114 para la adición de gas de purga al flujo de mezcla de sólido/gas.
El hueco de suministro de gas 144 puede añadir gas a la mezcla de sólido/gas en el anillo 124 a través de un faldón de suministro 145 que se extiende hacia dentro desde el elemento 122. Por ejemplo, el faldón de suministro 145 puede envolver la sección de elemento superior 126, como se muestra en la figura 1. El faldón de suministro 145 puede estar segmentado y el faldón segmentado puede colocarse en diferentes ubicaciones con respecto al eje longitudinal del elemento 122 o puede colocarse en la misma posición con respecto al eje longitudinal del elemento 122. En la realización ilustrada, el faldón de suministro 145 puede estar formado por la sección de elemento superior 126. Como se ilustra, la porción en sección decreciente 127 de la sección de elemento superior 126 puede extenderse al interior del cono invertido 120 que forma el faldón de suministro 145. Para formar el faldón de suministro 145, la porción adyacente de la porción cónica 127 que forma el primer faldón hacia dentro 150 puede tener un diámetro más pequeño que la porción adyacente del cono invertido 120.
Las realizaciones pueden incluir la retirada del gas a partir del flujo de la mezcla de sólido/gas en el recipiente de purga 102. Puede retirarse gas a partir del flujo de la mezcla de sólido/gas a través del conjunto de inserción 114 y/o a través del filtro 116. Como se ha descrito anteriormente, una porción del gas puede fluir fuera del filtro 116.
El conjunto de inserción 114 puede incluir huecos, tales como un primer y segundo huecos de retirada de gas 146, 148, en su pared exterior que permiten retirar gas a partir del flujo de la mezcla de sólido/gas. Como se apreciará, el gas extraído puede incluir gas de purga, así como gas que se purga a partir de la mezcla de sólido/gas. A modo de ejemplo, el gas de la mezcla de sólido/gas puede pasar a través del primer y segundo huecos de extracción de gas 146, 148 y fluir al interior del conjunto de inserción 114. El primer y segundo huecos de extracción de gas 146, 148 pueden envolverse completamente alrededor de la circunferencia de superficie de la pared exterior del conjunto de inserción 114. El primer y segundo huecos de extracción de gas 146, 148 pueden estar segmentados. Como se ilustra, el primer hueco de extracción de gas 146 puede estar formado entre la sección de elemento superior 126 y la sección de elemento central 128. Una porción del gas de la mezcla de sólido/gas puede fluir a través del primer hueco de extracción de gas 146 al interior de la cámara 138 en la sección de elemento superior 126. Como se ilustra, el segundo hueco de extracción de gas 148 puede estar formado entre la sección de elemento central 128 y la sección de elemento inferior 142. Una porción del gas de la mezcla de sólido/gas puede fluir a través del segundo hueco de extracción de gas 148 y al interior de la cámara 140 en la sección de elemento central 128. En algunas realizaciones, la cámara 140 está en comunicación de fluido con la cámara 138 en la sección de elemento superior 126, de manera que el gas fluirá desde la cámara 140 y al interior de la cámara 138. Aunque sólo se ilustran dos en la figura 1, las realizaciones pueden incluir más de dos huecos en el conjunto de inserción 114 para la retirada de gas a partir del flujo de mezcla de sólido/gas.
Las realizaciones de los huecos (por ejemplo, los huecos 144, 146, 148) en el conjunto de inserción 114 pueden apilarse. Los huecos se consideran apilados cuando están dispuestos unos encima de otros de manera que se considera que el gas que fluye a través de los huecos añade gas a, o retira el gas a partir de, la misma porción del flujo de mezcla de sólido/gas, como si sólo se usara un único hueco. Como se mencionó anteriormente, los huecos están posicionados en el conjunto de inserción 114 para la adición/retirada de gas a partir de la mezcla de sólido/gas que fluye en el anillo 124. El hueco de suministro de gas 144 puede estar posicionado en el conjunto de inserción 114 para la adición de gas al flujo de mezcla de sólido/gas. El primer y segundo huecos de extracción 146, 148 pueden estar posicionados en el conjunto de inserción 114 para retirar gas a partir del flujo de mezcla de sólido/gas. En la realización ilustrada, el primer y segundo huecos de extracción de gas 146, 148 están apilados. El primer y segundo huecos de extracción de gas 146, 148 se consideran apilados porque están posicionados uno encima de otro con poca o ninguna separación vertical de modo que, en última instancia, funcionan como un único hueco para la retirada de gas. Para funcionar como un único hueco, la separación vertical de los huecos apilados, tales como el primer y segundo huecos de extracción de gas 146, 148, debe ser mínima. A modo de ejemplo, los huecos apilados deben tener una separación vertical de aproximadamente 12 pulgadas o menos, de manera alternativa, aproximadamente 6 pulgadas o menos, y de manera alternativa aproximadamente 1 pulgada o menos.
El recipiente de purga 102 puede incluir una salida de gas de inserción 118 para extraer gas a partir del conjunto de inserción 114. Como se ilustra, el gas retirado a partir de la mezcla de sólido/gas y al interior del conjunto de inserción 114 puede retirarse al fluir a través de la salida de gas de inserción 118. En la realización ilustrada, el gas puede retirarse de la cámara 138 en la sección de elemento superior 126 al fluir a través de la salida de gas de inserción 118. Aunque sólo se muestra una única salida de gas del conjunto de inserción 114, las realizaciones pueden incluir múltiples salidas de gas para retirar el gas a partir del conjunto de inserción 114, de modo que el flujo de extracción de gas puede controlarse individualmente para cada salida de gas.
Cada uno del primer y segundo huecos de extracción de gas 146, 148 puede retirar gas a partir de la mezcla de sólido/gas en el anillo 124 a través de faldones que se extienden hacia dentro desde el elemento 122. Por ejemplo, los faldones, tales como el primer faldón hacia dentro 150 y el segundo faldón hacia dentro 152, pueden envolverse alrededor de una o más de las secciones de elemento, tales como la sección de elemento central 128 y la sección de elemento inferior 130, como se muestra en la figura 1. El primer y segundo faldones interiores 150, 152 pueden estar segmentados, y estos faldones segmentados pueden colocarse en diferentes ubicaciones con respecto al eje longitudinal del elemento 122 o pueden colocarse en la misma posición con respecto al eje longitudinal del elemento 122. El primer y segundo faldones interiores 150, 152 pueden tener un perfil casi uniforme que se extiende hacia dentro desde la pared exterior del elemento 122.
En la realización ilustrada, el primer faldón hacia dentro 150 puede estar formado por la sección de elemento central 128. Como se ilustra, la sección de elemento central 128 puede presentar sección decreciente y extenderse al interior de la sección de elemento superior 126 que forma el primer faldón hacia dentro 150. Para formar el primer faldón hacia dentro 150, la porción adyacente de la sección de elemento central 128 que forma el primer faldón hacia dentro 150 puede presentar sección decreciente y tener un diámetro más pequeño que la porción adyacente de la sección de elemento superior 126.
En la realización ilustrada, el segundo faldón hacia dentro 152 puede estar formado por la sección de elemento inferior 130. Como se ilustra, la porción en sección decreciente superior 129 de la sección de elemento inferior 130 se extiende al interior de la sección de elemento central 128 que forma el segundo faldón hacia dentro 152. Para formar el segundo faldón hacia dentro 152, la porción adyacente de la porción en sección decreciente superior 129 puede tener un diámetro más pequeño que la porción adyacente de la sección de elemento central 128.
Los huecos (por ejemplo, el hueco de suministro de gas 144, el primer hueco de extracción de gas 146, el segundo hueco de extracción de gas 148) en el conjunto de inserción 114 proporcionan una zona para añadir o retirar gas a partir de la mezcla de sólido/gas que fluye en el recipiente de purga 102. Los huecos pueden proporcionar una superficie de contacto entre la mezcla de sólido/gas y el gas añadido/retirado. Cada uno del cono invertido 120 y los faldones, tales como el faldón de suministro 127, el primer faldón hacia dentro 150 y el segundo faldón hacia dentro 152, puede incluir un ángulo de reposo que determina el área de esta superficie de contacto, como se explicará con más detalle a continuación con respecto a la figura 5. Esta área de la superficie de contacto también puede estar definida por el ángulo de los faldones y la anchura del primer y segundo huecos de extracción de gas 146, 148.
Uno de los muchos posibles beneficios de estas realizaciones es que el conjunto de inserción 114 puede fomentar el flujo másico de sólidos en el recipiente de purga 102. El conjunto de inserción 114 puede fomentar el flujo másico de sólidos mientras que la mezcla de sólido/gas mantiene un patrón de flujo másico en donde el flujo de sólidos puede acercarse al flujo de pistón en las secciones de inyección y retirada de gas.
Otro posible beneficio de estas realizaciones puede ser que el uso de huecos, tales como el hueco de suministro de gas 144, el primer hueco de extracción de gas 146 y el segundo hueco de extracción de gas 148, en el conjunto 114 de inserción en lugar de faldones orientados hacia fuera que se extienden al interior del anillo 124 pueden ayudar a lograr un perfil de velocidad más uniforme, incluso acercándose a un perfil de velocidad sustancialmente constante. Además, la retirada de faldones orientados hacia fuera también puede eliminar posibles puntos de acumulaciones para la mezcla de sólido/gas mientras fluye hacia abajo en el anillo 124. Además, el recipiente de purga 102 también se puede realizar estrecho sin usar faldones que se extienden hacia fuera porque la anchura del recipiente de purga 102 no necesitará albergar tales faldones.
Aún otro posible beneficio de estas realizaciones puede ser que el uso de huecos apilados, tales como el primer hueco de extracción de gas 146 y el segundo hueco de extracción de gas 148 apilados uno encima del otro, pueden proporcionar una mayor superficie de contacto entre la mezcla de sólido/gas y el gas añadido/retirado. Sin apilamiento, esta zona de superficie de contacto es limitada y, normalmente, se aumenta aumentando el diámetro del conjunto de inserción 114 a ya que no puede hacerse que la altura de los huecos en el conjunto de inserción 114 sea demasiado grande sin un flujo axial indeseable. Además, con apilamiento, puede establecerse una velocidad de gas superior en esta superficie de contacto en función del diseño y la disposición del conjunto de inserción 114. Estableciendo la velocidad de gas superior, se puede reducir el arrastre de sólidos debido a altas velocidades de gas. Además, el apilamiento permite ajustar el diámetro del conjunto de inserción 114 haciendo variar el número y el tamaño de los huecos, lo que puede dar como resultado una reducción del diámetro del elemento de inserción, lo que a su vez puede dar como resultado un tamaño de recipiente reducido con un ahorro de costes resultante.
Con referencia ahora a la figura 2, se ilustra el sistema 100 según otra realización. Todas las definiciones anteriores pueden aplicarse a esta descripción de la figura 2, tales como una barrera que se describe como un recipiente de purga 102. Con referencia continua a la figura 2, el sistema 100 puede usarse para añadir y/o retirar gas a partir de una mezcla de sólido/gas en un recipiente de purga 102. Como se ilustra, el sistema 100 puede comprender un conjunto de inserción 114 dispuesto en el recipiente de purga 102. Cualquiera de las otras realizaciones descritas en el presente documento puede aplicarse en el contexto del diseño del conjunto de inserción 114 de la figura 2. En algunas realizaciones, el conjunto de inserción 114 puede comprender un cono invertido 120 y un elemento 122 bajo el cono invertido 120. En la realización ilustrada, el elemento 122 puede comprender una sección de elemento superior 126 y una sección de elemento inferior 130. La sección de elemento entre la sección de elemento superior 126 y la sección de elemento inferior 130 se ha dividido en una primera, segunda y tercera secciones de elemento centrales 128a, 128b, 128c.
En la realización ilustrada, el conjunto de inserción 114 puede incluir múltiples huecos de extracción de gas apilados unos encima de otros, tales como un primer hueco de extracción de gas 200, un segundo hueco de extracción de gas 202, un tercer hueco de extracción de gas 204 y un cuarto hueco de extracción de gas 206. El primer hueco de extracción de gas 200 puede estar definido entre la sección de elemento superior 126 y la primera sección de elemento central 128a. El segundo hueco de extracción de gas 202 se puede estar definido entre la primera sección de elemento central 128a y la segunda sección de elemento central 128b. El tercer hueco de extracción de gas 204 puede estar definido entre la segunda sección de elemento central 128b y la tercera sección de elemento central 128c. Un cuarto hueco de extracción de gas 206 puede estar definido entre la tercera sección de elemento central 128 y la sección de elemento inferior 130. Como se ilustra, la salida de gas de inserción 118 puede ser un punto de extracción común para el gas retirado a partir de la mezcla de sólido/gas a través de los huecos de extracción de gas 200, 202, 204, 206.
Con referencia ahora a la figura 3, se ilustra el sistema 100 según otra realización que incluye un faldón 300 que se extiende hacia afuera desde el elemento 122. Todas las definiciones anteriores pueden aplicarse a esta descripción de la figura 3, tales como una barrera que se describe como un recipiente de purga 102. Con referencia continua a la figura 3, el sistema 100 puede usarse para añadir y/o retirar gas a partir de una mezcla de sólido/gas en un recipiente de purga 102. Como se ilustra, el sistema 100 puede comprender un conjunto de inserción 114 dispuesto en el recipiente de purga 210. Cualquiera de las otras realizaciones descritas en el presente documento puede aplicarse en el contexto del diseño del conjunto de inserción 114 de la figura 3. El conjunto de inserción 114 puede comprender un cono invertido 120 y un elemento 122 bajo el cono invertido 120. En la realización ilustrada, el elemento 122 puede comprender una sección de elemento superior 126, una sección de elemento central 128 y una sección de elemento inferior 130. Como se ilustra, la porción inferior del cono invertido 120 puede estar en forma de un faldón de cono 302, ya que la porción inferior puede<tener un diámetro mayor que la porción superior adyacente de la sección de elemento superior>126<.>
Como se ilustra, el elemento 122 puede tener un faldón 300 que se extiende hacia afuera desde el elemento 122. El faldón 300 puede envolverse alrededor de una o más de las secciones de elemento, tales como la sección de elemento superior 126, como se muestra en la figura 3. El faldón 300 puede estar segmentado, y estos faldones segmentados pueden colocarse en diferentes ubicaciones con respecto al eje longitudinal del elemento 300. En la realización ilustrada, el faldón 300 está formado por tener la sección de elemento superior 126 adyacente con un diámetro interno más grande que la porción superior adyacente de la sección de elemento central 128, formando así un primer hueco de extracción de gas 146 en el elemento 122. Como se ilustra, un segundo hueco de extracción de gas 148 puede estar formado en el elemento 122 entre la sección de elemento central 128 y la sección de elemento inferior 130.
El faldón 300 puede incluir un recubrimiento reductor de fricción al menos en las superficies de contacto exteriores de mezcla de sólido/gas. Los recubrimientos reductores de fricción ilustrativos incluyen fluoropolímeros tales como politetrafluoroetileno (PTFE), etileno-propileno fluorado (FEP), PLASITE 7122 VTF, etc. Algunos de los recubrimientos preferidos se comercializan con la marca Teflon®, y pueden obtenerse de DUPONT que tiene una oficina de ventas en Wilmington, Delaware, EE. UU.
Con referencia ahora a la figura 4, se muestra otra realización de un conjunto de inserción 400 en forma de un conjunto de cono que puede usarse para añadir y/o retirar gas a partir de una mezcla de sólido/gas. El conjunto de inserción 400 puede usarse como una barrera, tal como un recipiente de purga 102 (figuras 1-3) para añadir y/o retirar gas a partir de la mezcla de sólido/gas. En la realización ilustrada, el conjunto de inserción 400 comprende una serie de conos invertidos apilados, tales como un cono invertido superior 402, un cono invertido central 404 y un cono invertido inferior 406. El cono invertido central 404 puede extenderse al interior de la parte inferior del cono invertido superior 402, y el cono invertido inferior 406 puede extenderse al interior de la parte inferior del cono invertido inferior 406.
El cono invertido superior 402, el cono invertido central 404 y el cono invertido inferior 406 pueden tener cámaras internas, tales como las cámaras 408, 410, 412. Cada una de las cámaras 408, 410, 412 puede estar o no en comunicación de fluido con las adyacentes de las cámaras 408, 410, 412. A modo de ejemplo, una abertura puede estar formada en el extremo superior del cono invertido 402, el cono invertido central 404 y el cono invertido inferior 406 para permitir el flujo de fluido entre las cámaras 408, 410, 412. Las realizaciones del cono invertido central 404 pueden tener una abertura en su porción superior de manera que la cámara 410 en el cono invertido central 404 puede estar en comunicación de fluido con la cámara 408 del cono invertido superior 402.
Las realizaciones pueden incluir la adición y/o retirada de gas de purga al flujo de la mezcla de sólido/gas en el recipiente de purga 102 (figuras 1-3) del conjunto de inserción 400. Como se ilustra, una entrada de gas de inserción 414 puede transportar gas de purga a una zona directamente debajo del cono invertido superior 402. La entrada de gas de inserción 414 puede transportar gas de purga a la cámara 408 en el cono invertido superior 402. Debido a que hay comunicación de fluido, el gas de purga suministrado al interior del cono invertido superior 402 fluye al interior de la cámara 410 en el cono invertido central 404 y la cámara 412 en el cono invertido inferior 406.
El conjunto de inserción 400 puede incluir huecos, tales como un primer hueco de suministro de gas 416 y un segundo hueco de suministro de gas 418, en su pared exterior que permiten que el gas de purga fluya desde el conjunto de inserción 400 al interior del flujo de la mezcla de sólido/gas. La parte inferior del cono invertido inferior 406 también puede estar abierta para permitir que el gas fluya desde la cámara 412 al interior del flujo de mezcla de sólido/gas. Como se ilustra, el primer hueco de suministro de gas 416 puede estar formado entre el cono invertido superior 416 y el cono invertido central 404, y el segundo hueco de suministro de gas 418 puede estar formado entre el cono invertido central 404 y el cono invertido inferior 406. El primer y segundo huecos de suministro de gas 416, 418 pueden envolverse completamente alrededor de la circunferencia de la pared exterior del conjunto de inserción 400. Además, el primer y segundo huecos de suministro de gas 418 pueden estar segmentados. El gas de purga introducido en el conjunto de inserción 400 puede fluir a través del primer y segundo huecos de suministro de gas 416, 418, 114 y al interior del flujo de mezcla de sólido/gas.
Las realizaciones del primer y segundo huecos de suministro de gas 416, 418 pueden estar apilados. El primer y segundo huecos de suministro de gas 416, 418 se consideran apilados porque están dispuestos uno encima del otro de manera que se considera que el gas que fluye a través de los mismos añade gas a, o retira el gas a partir de, la misma porción del flujo de mezcla de sólido/gas, como si sólo se usara un único hueco. El primer y segundo huecos de suministro de gas 416, 418 pueden suministrar el gas de purga a la mezcla de sólido/gas a través de faldones que se extienden hacia dentro, tales como el primer faldón de suministro 420 y el segundo faldón de suministro 422. El primer faldón de suministro 420 puede envolver el cono invertido central 404 y el segundo faldón de suministro 422 puede envolver el cono invertido inferior 406. En algunas realizaciones, el primer y segundo faldones de suministro 420, 422 pueden estar segmentados, y el faldón segmentado puede colocarse en diferentes ubicaciones con respecto al eje longitudinal del conjunto de inserción 400 o puede colocarse en la misma posición con respecto al conjunto de inserción 400. En la realización ilustrada, el primer faldón de suministro de gas 420 puede estar formado por la porción del cono invertido central 404 que se extiende al interior del cono invertido superior 402, y el segundo faldón de suministro de gas 422 puede estar formado por la porción del cono invertido inferior 406 que se extiende al interior del cono invertido central 404.
La abertura en el cono invertido inferior 406 y el primer y segundo huecos de suministro de gas 416, 418 pueden proporcionar un zona para añadir gas de purga a la mezcla de sólido/gas que fluye en el recipiente de purga 102. El primer y segundo huecos de suministro 416, 418 y la abertura en el cono invertido inferior 406 pueden proporcionar una superficie de contacto 424 entre la mezcla de sólido/gas y el gas añadido/retirado. Cada uno del cono invertido superior 402, el cono invertido central 404 y el cono invertido inferior 406 pueden incluir un ángulo de reposo 0 que determina el área de esta superficie de contacto 424, como se explicará con más detalle a continuación con respecto a la figura 5. El área de esta superficie de contacto 414 también puede definirse por la anchura del primer y segundo huecos de suministro 416, 418, así como el ángulo p del primer y segundo faldones de suministro 420, 422.
Con referencia ahora a la figura 5, se muestra una sección transversal más detallada de ejemplos de huecos apilados según algunas realizaciones. El gas puede fluir generalmente dentro y/o fuera del hueco superior 500 y el hueco inferior 502 en la pared exterior 516 del conjunto de inserción 504, de manera que el gas puede añadirse y/o retirarse a partir del recipiente de purga 102 (figuras 1-3), permitiendo el contacto con una superficie de contacto 506 entre la resina 508 y el gas añadido/retirado. La resina 508 puede considerarse una mezcla de sólido/gas ya que la resina 508 puede comprender gas disuelto y/o intersticial, por ejemplo. La dirección del flujo de la resina 508 se indica en la figura 5 mediante la flecha 510. Los faldones 512, 514 que están orientados hacia dentro pueden estar formados en el conjunto de inserción 504.
El hueco superior 500 y el hueco inferior 502 pueden tener cada uno individualmente una anchura, mostrada en la figura 5 como anchura w1 para el hueco superior 500 y anchura w2 para el hueco inferior 502. La anchura w1 para el hueco superior 500 puede definirse como la distancia entre el faldón 512 y la pared exterior del conjunto de inserción 504 del conjunto de inserción 506. La anchura w2 para el hueco inferior puede definirse como la distancia entre el faldón 512 y el faldón 514. Las anchuras w1, w2 pueden ser individualmente de desde aproximadamente 0 hasta aproximadamente r, en donde r es el radio del conjunto de inserción 516. En otras realizaciones, las anchuras w1, w2 pueden ser individualmente de desde aproximadamente r/2 hasta aproximadamente r/5, en donde r es el radio del conjunto de inserción 516.
El ángulo p de los faldones 512, 514 puede ser de aproximadamente 70° ±15° con respecto a la perpendicular a la pared exterior 516 del conjunto de inserción 504. El ángulo p del faldón 404 puede ser de aproximadamente 70° ± 10°, o 70° ± 5°, con respecto a la perpendicular a la pared de inserción 516. (de 0 a r, de r/2 a r/5).
El ángulo de reposo 0, el ángulo p de los faldones 512, 514 y las anchuras w1, w2 de los huecos superior e inferior 500, 502 determinan el área de esta superficie de contacto 506 entre la resina 508 y gas o gases. El área de esta superficie de contacto 506 puede elegirse para no fluidizar la mezcla de sólido/gas 508 a medida que se añade y/o retira gas. Si se fluidiza la resina 508, pueden formarse burbujas que pueden subir hasta la superficie, un resultado no deseado.
Un método para purgar un gas a partir de una mezcla de sólido/gas puede implementarse en el contexto de la funcionalidad y arquitectura de cualquiera de las figuras 1-5. Sin embargo, evidentemente, el método puede llevarse a cabo en cualquier entorno deseado.
En la presente memoria sólo se describen explícitamente algunos intervalos. Sin embargo, los intervalos de cualquier límite inferior pueden combinarse con cualquier límite superior para recitar un intervalo no mencionado explícitamente, así como los intervalos de cualquier límite inferior pueden combinarse con cualquier otro límite inferior para recitar un intervalo no mencionado explícitamente; de la misma manera, los intervalos de cualquier límite superior pueden combinarse con cualquier otro límite superior para recitar un intervalo no mencionado explícitamente. De forma adicional, dentro de un intervalo incluye cada punto o valor individual entre sus puntos finales incluso aunque no se indique explícitamente. Por lo tanto, cada punto o valor individual puede servir como su propio límite inferior o superior combinado con cualquier otro punto o valor individual o cualquier otro límite inferior o superior, para indicar un intervalo no mencionado explícitamente.
Claims (11)
1. Un sistema, que comprende:
una barrera; y
un conjunto de inserción en la barrera que define un anillo entre el conjunto de inserción y la barrera,
en donde:
el conjunto de inserción comprende huecos de flujo apilados configurados para la adición y/o retirada de gas a partir de una mezcla de sólido/gas que fluye en el anillo;
el conjunto de inserción comprende una serie de conos apilados;
el conjunto de inserción comprende un cono (120) y un elemento bajo el cono;
el elemento comprende:
una sección de elemento superior (126) que tiene una porción en sección decreciente que se extiende al interior del cono;
una sección de elemento central (128) que se extiende al interior de una porción inferior de la sección de elemento superior; y
una sección de elemento inferior (130) que tiene una porción en sección decreciente que se extiende al interior de una porción inferior de la sección de elemento central; y
la sección de elemento central presenta sección decreciente desde abajo hasta arriba.
2. El sistema según la reivindicación 1, en donde una cámara en la sección central superior no está en comunicación de fluido con una cámara en el cono, y en donde una cámara en la sección de elemento central está en comunicación de fluido con la cámara en la sección central superior.
3. El sistema según la reivindicación 2, que comprende además una entrada de gas para transportar un gas de purga a una zona por debajo del cono; y una salida de gas para transportar un gas desde una zona en la sección de elemento superior.
4. El sistema según cualquier reivindicación anterior, que comprende además un faldón que se extiende hacia dentro desde el conjunto de inserción para cada uno de los huecos apilados.
5. El sistema según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, que comprende además un faldón que se extiende hacia fuera desde el conjunto de inserción para cada uno de los huecos apilados.
6. El sistema según cualquier reivindicación anterior, en donde los huecos apilados tienen una separación vertical desde los adyacentes de los huecos apilados de aproximadamente 30,48 cm (12 pulgadas) o menos.
7. El sistema según cualquier reivindicación anterior, en donde los huecos apilados tienen cada uno una anchura de desde aproximadamente r/2 hasta aproximadamente r/5, en donde r es un radio del conjunto de inserción.
8. Un método para purgar una mezcla de sólido/gas, que comprende:
añadir la mezcla de sólido/gas a una barrera que tiene un conjunto de inserción en la misma, en donde el conjunto de inserción comprende huecos de flujo apilados, en donde el conjunto de inserción comprende una serie de conos invertidos apilados;
inyectar un gas de purga a través del conjunto de inserción y en la mezcla de sólido/gas a medida que la mezcla de sólido/gas se mueve hacia abajo a través de la barrera; y
retirar un gas a partir de la mezcla de sólido/gas a través del conjunto de inserción a medida que la mezcla de sólido/gas se mueve hacia abajo a través de la barrera,
en donde:
el conjunto de inserción comprende un cono (120) y un elemento bajo el cono;
el elemento comprende:
una sección de elemento superior (126) que tiene una porción en sección decreciente que se extiende al interior del cono;
una sección de elemento central (128) que se extiende al interior de una porción inferior de la sección de elemento superior; y
una sección de elemento inferior (130) que tiene una porción en sección decreciente que se extiende al interior de una porción inferior de la sección de elemento central; y la sección de elemento central presenta sección decreciente desde abajo hasta arriba.
9. El método según la reivindicación 8, y en donde la inyección del gas de purga comprende inyectar el gas de purga en una zona por debajo de uno superior de los conos invertidos apilados.
10. El método según la reivindicación 9, en donde el conjunto de inserción comprende un cono invertido y un elemento bajo el cono invertido, y en donde la inyección del gas de purga comprende inyectar el gas de purga en una zona por debajo del cono invertido.
11. El método según la reivindicación 10, en donde la retirada del gas comprende retirar gas a partir de una sección superior del elemento, en donde una porción en sección decreciente de la sección superior se extiende al interior del cono invertido.
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