PT2029463E - Dispositivo e processo para o carregamento de partículas sólidas numa câmara - Google Patents

Description

DESCRIÇÃO

"DISPOSITIVO E PROCESSO PARA O CARREGAMENTO DE PARTÍCULAS SÓLIDAS NUMA CÂMARA" A presente invenção refere-se a um dispositivo para o carregamento de partículas sólidas numa câmara, nomeadamente, numa câmara de grande dimensão, em que a altura pode atingir várias dezenas de metros. Refere-se igualmente, a um processo de carregamento de uma tal câmara, compreendendo a utilização do referido dispositivo de carregamento, com partículas sólidas de que é necessário conservar a integridade física. 0 dispositivo e o processo de acordo com a invenção aplicam-se, mais particularmente, ao carregamento de reactores com leito de catalisador fixo, de tipo químico ou electroquímico, petrolífero ou petroquímico, com partículas sólidas no estado dividido que se podem apresentar sob a forma de esferas, grãos, cilindros, pastilhas, bastonetes ou sob qualquer outra forma, mas que possuem dimensões relativamente pequenas. As partículas sólidas são, mais especificamente, esferas quimicamente inertes utilizadas em reactores químicos, filtros moleculares, ou grãos de catalisadores que servem nas reacções de transformação de produtos químicos ou de hidrocarbonetos, tal como a reformação, a fissuração, a dessulfuração de hidrocarbonetos ou, mais geralmente, os hidrotratamentos. Tais partículas apresentam-se, mais frequentemente, sob a forma de esferas, de elementos extrudidos ou de elementos multilobados cujas dimensões variam consoante o caso, de algumas dezenas de milímetros a alguns centímetros. 1 A invenção será descrita a seguir para o carregamento de esferas inertes, constituídas, geralmente, por alumina, material cerâmico ou qualquer material que proporcione uma grande resistência à temperatura e ao desgaste, carregadas em reactores químicos com leito catalítico fixo. Contudo, a Requerente entende que não se limita a esta aplicação particular, uma vez que o dispositivo e o processo de acordo com a invenção podem servir para a introdução de grãos de catalisador num reactor ou de qualquer outro tipo de partículas sólidas em qualquer tipo de câmara, por exemplo, nos silos de armazenamento, porões de navios ou outros. É sabido que um grande número de reactores químicos, incluindo os de dimensões muito grandes, por exemplo, com uma altura de 5 a 50 metros ou mais e com um diâmetro de, aproximadamente, 1 a 10 metros ou mais, compreende no fundo da capacidade, por baixo do leito de catalisador, uma camada de esferas inertes, por exemplo, com uma grande concentração de alumina, de dimensões superiores às dos grãos de catalisador, de modo a evitar que estes últimos sejam evacuados acidentalmente pelo fluxo líquido através do colector no fundo do reactor.

Estas esferas possuem um diâmetro geralmente inferior a 5 cm e formam, na base do reactor - ou em qualquer outro lugar deste, por exemplo, sobre o prato de suporte do leito, no caso de um reactor de leito catalítico duplo - um leito cuja espessura pode atingir mais de dois metros.

Quando do carregamento destas esferas, é essencial que elas sejam depositadas intactas no fundo do reactor ou sobre o prato de suporte do leito, uma vez que caso estas se partam em pequenos fragmentos, arriscam-se a obstruir o colector à saída 2 do reactor ou o prato de suporte, provocando, assim, uma diferença de pressão entre a entrada e a saida do reactor, extremamente prejudicial para o rendimento do reactor e, por conseguinte, para a produção instalada pelo explorador. É assim necessário garantir o carregamento das esferas inertes no fundo do reactor, sem quebra, nem atrito, isto é, sem choque entre as esferas ou sobre as paredes do reactor, dito de outro modo, sem energia devido, por exemplo, a uma velocidade de queda excessiva no interior do reactor.

Conhecem-se vários processos de carregamento de reactores com as tais esferas relativamente frágeis. 0 carregamento em sacos ou em baldes cheios de esferas, introduzidos individualmente no reactor e depois esvaziados por um operador no fundo do mesmo, constitui uma técnica muito segura mas muito lenta para ser explorada normalmente, nomeadamente nos reactores que apresentam uma altura importante.

Uma outra técnica consiste em carregar as esferas com o auxílio de uma manga flexível, com um diâmetro de 100 a 200 milímetros, que funciona com carga total, isto é, cheia de esferas de uma extremidade à outra. O operador distribui as esferas no fundo do reactor regulando manualmente o diâmetro de abertura da extremidade inferior da manga, deslocando esta no interior do reactor. Este método, que não permite garantir uma taxa de sucesso de carregamento próxima de 100% de esferas intactas, apresenta um risco de acidente importante para o operador. De facto, a manga flexível suporta um peso importante, e o peso da manga flexível em carga está ligado directamente ao seu comprimento, isto é, à altura do 3 reactor a carregar. No caso de uma má manipulação do sistema de abertura ou em caso de rotura ou desprendimento, a manga flexivel pode cair ou esvaziar-se totalmente e bruscamente, o que envolve não só a quebra das esferas mas apresenta um risco considerável para a segurança do operador. A Requerente propôs, no seu pedido de patente FR-A 1-2829107, uma manga semi-rigida sinuosa ou helicoidal na qual as esferas descem rolando sobre a face interior da manga, podendo a velocidade de descida (e, por isso, a energia cinética máxima) ser regulada pela inclinação da rampa da manga. O dispositivo descrito neste pedido é completamente satisfatório, tanto do ponto de vista da velocidade de carregamento, como da qualidade de enchimento, mas possui o inconveniente de apresentar muitos problemas de atravancamento. De facto, a forma sinuosa ou helicoidal do dispositivo e a relativa rigidez do material que constitui a manga tornam difícil o seu transporte, bem como a sua instalação e a sua desmontagem através dos orifícios de passagem para o interior do reactor, ainda chamados na profissão por "portas de visita" do reactor.

No pedido de patente FR 2874212, a Requerente propôs, igualmente, uma manga direita flexível e cilíndrica no interior da qual uma rampa helicoidal, fixa num eixo central e enrolada em torno deste eixo, permite limitar a velocidade de descida das esferas na referida rampa. Se os resultados obtidos quando do carregamento de esferas inertes ou de grãos de catalisador com este tipo de dispositivo estão em franco progresso relativamente àqueles obtidos com os dispositivos e processos da técnica anterior, não resulta que para os reactores muito altos, por exemplo, para alturas superiores a trinta metros, existam menos riscos latentes que podem ser devidos, por exemplo, a roturas da 4 manga quando ela está em carga, isto é, cheia de partículas sólidas em todo o seu comprimento, que se podem transformar num perigo potencial para os operadores que se movem no fundo do reactor.

Conhece-se, igualmente, através do documento US 5697408, um dispositivo para o carregamento de partículas no interior de uma caixa de cartão.

Um dispositivo para o carregamento de partículas sólidas de acordo com o preâmbulo da reivindicação 1, está descrito no documento US 5697408. A Requerente fixou como objectivo propor um dispositivo de carregamento de um reactor com partículas sólidas que apresenta as vantagens, mas não os inconvenientes, dos dispositivos e processos descritos na técnica, dito de outro modo, um dispositivo que permite carregar o fundo de uma câmara, com um débito elevado e com toda a segurança para os operadores, com partículas sólidas no estado dividido relativamente frágeis sem as partir, nem gerar quantidades importantes de poeiras ou de finos de partículas. A finalidade da presente invenção é, assim, de realizar um dispositivo de introdução de partículas sólidas numa câmara, que pode ser introduzido facilmente no interior desta câmara, e que só provoca um atrito muito limitado das partículas sólidas, quando elas são encaminhadas para o interior da referida câmara.

Uma outra finalidade da presente invenção é propor um processo de carregamento de uma câmara, compreendendo a utilização do dispositivo de acordo com a invenção. 5

Para este efeito, a invenção refere-se a um dispositivo para o carregamento de partículas sólidas para o interior de uma câmara, de acordo com a reivindicação 1.

De acordo com a invenção, o meio que permite o controlo da velocidade de queda das partículas é um elemento móvel capaz de garantir o transporte das partículas. Um outro meio é, por exemplo, um gás propulsionado na direcção inversa àquela da queda das partículas sólidas com um débito regulado em função da altura de queda das partículas sólidas. 0 elemento sólido é, de modo vantajoso de acordo com a invenção, capaz de garantir o transporte das partículas sólidas e em particular de permitir o transporte das partículas sólidas de cima para baixo na câmara, controlando a velocidade de queda das referidas partículas sólidas. Isto é particularmente vantajoso no início do processo de carregamento, quando as partículas sólidas têm que ser encaminhadas directamente para a parte baixa da câmara. 0 dispositivo de acordo com um modo de realização da invenção é, de um modo preferido, tal que o elemento móvel possa adoptar diferentes tipos de formas, em particular ele é do tipo cone com vértice para baixo, do tipo esfera, ou do tipo cilindro, de um modo preferido, oco em forma de "|".

De acordo com um modo de realização da invenção, o elemento móvel possui, geralmente, uma altura compreendida entre uma a cinco vezes o diâmetro interior da conduta, e de um modo ainda mais preferido, de uma a duas vezes o diâmetro interior da conduta. 6

Ao elemento móvel está associado, geralmente, pelo menos, um elemento de estanquidade disposto entre um bordo exterior, geralmente superior, do elemento móvel e a superfície interior da conduta. Isto permite evitar vantajosamente que, no decurso do transporte das partículas sólidas e nomeadamente no decurso do transporte de alto para baixo das partículas sólidas, as partículas possam migrar em torno do elemento móvel e cair directamente em baixo na câmara.

Vantajosamente, o elemento de estanquidade é constituído por uma matéria flexível, de um modo preferido, com uma sucessão de fios flexíveis, geralmente com o mesmo comprimento, ou uma vedação oca, de um modo preferido, em matéria flexível. Uma tal sucessão de fios flexíveis está repartida vantajosamente de maneira radial em torno do elemento móvel, em uma ou mais filas. Por exemplo, uma primeira fila situada em direcção da parte superior do elemento móvel é constituída por fios flexíveis, geralmente todos com um certo comprimento e repartidos radialmente e uma segunda fila situada a curta distância por baixo da primeira fila é constituída de maneira idêntica à da primeira fila. Mas a segunda fila pode ser, igualmente, de modo a que os fios flexíveis que a constituem sejam de comprimento diferente, geralmente no seu conjunto, do comprimento do conjunto de fios flexíveis da primeira fila.

De acordo com um modo de realização da invenção, o deslocamento do elemento móvel pode ser obtido por intermédio de, pelo menos, um cabo que liga uma parte superior do elemento móvel a um meio motor. 0 meio motor é tal como conhecido pelo especialista da técnica. 7

De acordo com a invenção, uma segunda conduta está disposta segundo um eixo sensivelmente paralelo ao eixo da conduta destinada à introdução das partículas sólidas. De acordo com um modo de realização da invenção, a referida segunda conduta pode ser mantida sob pressão reduzida para permitir a aspiração de poeiras e eventuais fragmentos presentes na câmara, na maior parte das vezes na parte inferior da câmara. Estas poeiras são, na maior parte das vezes, essencialmente poeiras que cobrem parcialmente as partículas sólidas antes de carregamento e colocadas em circulação no momento dos movimentos das referidas partículas sólidas, por exemplo, quando da sua instalação em baixa na câmara. Estes fragmentos são fragmentos das partículas sólidas, ocasionados eventualmente durante o carregamento. É igualmente possível, de acordo com um outro modo de realização da invenção, que, pelo menos, um meio de alimentação, de de um modo preferido o conjunto dos meios de alimentação, necessário(s) para diferentes utilizações no interior da câmara, esteja disposto na segunda conduta. Assim, de acordo com um modo de realização, a referida segunda conduta é capaz de ser mantida sob pressão reduzida para permitir a aspiração das poeiras e dos fragmentos eventualmente presentes no interior da câmara, na maior parte das vezes na parte inferior da câmara e, pelo menos, um meio de alimentação, de um modo preferido o conjunto dos meios de alimentação, necessário(s) para diferentes utilizações no interior da câmara, está disposto nessa mesma segunda conduta.

De acordo com um modo de realização da invenção, é possível que uma terceira conduta esteja disposta, além da segunda conduta, segundo um eixo sensivelmente paralelo ao eixo da conduta destinada à introdução de partículas sólidas no interior 8 da câmara e, assim, sensivelmente de modo paralelo ao eixo da segunda conduta.

De acordo com um modo de realização particularmente vantajoso do dispositivo da invenção, a segunda conduta está destinada a ser mantida sob pressão reduzida para permitir a aspiração de poeiras e eventualmente de fragmentos eventuais, presentes, na maior parte das vezes, na parte inferior da câmara, ao passo que, pelo menos, um meio de alimentação, de um modo preferido, o conjunto dos meios de alimentação, necessário(s) para diferentes utilizações no interior da câmara, está disposto na terceira conduta. Esta terceira conduta está, então, geralmente aberta sensivelmente em todo o seu comprimento, e pelo menos um sistema com, pelo menos, uma, de um modo preferido, várias, fixação(ões) de tipo «Velcro» ou análoga(s), de utilização rápida, está disposto de modo a que estas fixações se apresentem com intervalos sensivelmente regulares em todo o comprimento da referida conduta, o que permite manter os diferentes meios de alimentação no interior desta terceira conduta. 0 sistema de fixações rápidas é vantajosamente e particularmente útil para a extracção rápida de pelo menos um meio de alimentação, por exemplo, uma tubagem de oxigénio que alimenta um operador que deve ser subido com urgência para o topo da câmara.

De acordo com um modo de realização da invenção, o meio de alimentação é, geralmente, uma tubagem de alimentação de fluido (liquido ou gasoso) ou um cabo eléctrico. A secção da conduta destinada à introdução das partículas sólida no interior da câmara compreende de 20 a 2000 centímetros 9 quadrados, de um modo preferido, de 100 a 1000 centímetros quadrados.

De um modo preferido, a secção de cada uma, da segunda e da terceira condutas, uma independentemente da outra, está compreendida de 5 a 1000 centímetros quadrados, de um modo preferido, de 20 a 1000 centímetros quadrados, se estas condutas estiverem presentes. Se a segunda conduta estiver presente, e não a terceira conduta, estas gamas aplicam-se unicamente à referida segunda conduta.

Evidentemente, o número de condutas que constituem a invenção não está limitado a três, podendo este número evoluir em função das necessidades. Podem dispor-se, por exemplo, duas condutas paralelas destinadas à introdução de partículas sólidas de natureza química diferente, estando cada uma destas duas condutas equipada com o seu próprio elemento móvel e estando as duas condutas associadas como previamente a, pelo menos, uma outra conduta destinada a meios específicos de utilização no interior da câmara, por exemplo, para repartição das esferas inertes ou dos grãos de catalisador no interior do reactor a carregar.

Num outro modo de realização da invenção, a segunda e a terceira conduta não estão dispostas segundo um eixo sensivelmente paralelo ao eixo da conduta destinada à introdução de partículas sólidas, mas estão dispostas de modo sensivelmente concêntrico. Por exemplo, a segunda conduta destinada à aspiração contém a conduta necessária à introdução de partículas, estando esta segunda conduta contida dentro de uma terceira conduta destinada à colocação de pelo menos um meio de alimentação para diferentes utilizações no interior do reactor e 10 que podem ser abertas em todo o seu comprimento pelas razões explicitadas acima.

De acordo com a invenção, a manga compreende vários elementos unitários (ou troços) que se encaixam sucessivamente uns nos outros. 0 comprimento de um tal elemento unitário está compreendido, geralmente, de 1,00 a 6,00 metros, de um modo preferido, de 1,00 a 2,00 metros. Por vários, entende-se de acordo com a invenção, pelo menos dois.

De um modo preferido, os elementos unitários estão fixos uns aos outros, por, pelo menos, um meio de fixação disposto geralmente no exterior dos elementos unitários, por exemplo, por hastes roscadas munidas com porcas nas suas extremidades e dispostas no exterior dos elementos unitários. Mas qualquer outro meio de fixação conhecido do especialista da técnica é também utilizável de acordo com a invenção. Além disso, em cada elemento unitário podem estar fixas, pelo menos, duas flanges de fixação, de um modo preferido, diametralmente opostas, cada uma destinada ao engate e/ou ao guiamento de, pelo menos, uma cadeia ou cabo de fixação necessário para manutenção da manga no interior da câmara.

De um modo preferido, de acordo com a invenção, a referida manga é realizada em material rigido, tal como o alumínio, o aço, inoxidável ou não, ou qualquer material constituído por fibras mantidas por um ligante que ofereça uma boa resistência mecânica aos choques e à deformação. A invenção refere-se, igualmente, a um processo de carregamento de uma câmara, nomeadamente de um reactor químico, com partículas sólidas, compreendendo o referido processo a 11 utilização do dispositivo de carregamento de acordo com a invenção, tal como descrito previamente. A invenção refere-se, além disso, a um processo de carregamento de uma câmara, nomeadamente de um reactor quimico, com partículas sólidas, compreendendo a fixação do dispositivo de carregamento de acordo com a invenção, tal como descrito previamente pela sua parte superior, geralmente ao nível de uma abertura presente na parte superior da câmara (por exemplo uma porta de visita) e a utilização do referido dispositivo de carregamento.

Além da fixação do dispositivo de carregamento de acordo com a invenção na parte superior da câmara, este está geralmente fixo na sua parte baixa por, pelo menos, uma cadeia (ou cabo) de fixação, por intermédio de, pelo menos, uma flange de fixação, ligada geralmente a pelo menos um meio de elevação disposto de e um modo preferido, no nível mais elevado da câmara a carregar. De um modo preferido, o dispositivo é elevado periodicamente para libertar o espaço a carregar no interior da câmara.

De facto, à medida que a quantidade de partículas sólidas carregadas aumenta quando do carregamento do reactor, torna-se necessário levantar a manga de modo a libertar o espaço para prosseguir o carregamento. 0 conjunto da manga, constituído, geralmente, por vários elementos unitários, é então levantado pelo meio de elevação ligado a cadeia (ou cabo) de fixação da referida manga, de uma altura correspondente à altura do espaço que é necessário libertar para garantir um novo ciclo de carregamento. 12

Um ou vários elementos unitários são, então, desmontados e a manga é reposicionada para um novo ciclo de alimentação de partículas sólidas.

De um modo preferido, o elemento móvel é posicionado no início de cada ciclo de carregamento em posição alta na manga antes da introdução das partículas sólidas pela extremidade superior da manga. 0 elemento móvel é, em seguida, geralmente descido, mantendo o fluxo de introdução das partículas sólidas, na sua posição de repouso situada na proximidade da extremidade inferior da manga, permitindo, assim, controlar a velocidade de queda das partículas sólidas e evitar a queda livre das referidas partículas sólidas. Isto permite iniciar o carregamento. Em seguida, estando a manga cheia, o carregamento prossegue em contínuo.

De acordo com um processo de carregamento da invenção, as partículas sólidas são, geralmente, despejadas na câmara por intermédio de um tubo ligado à manga, por uma união situada por cima da parte superior do elemento móvel, quando este está em posição alta no interior da manga. 0 processo de carregamento de acordo com a invenção pode compreender, além disso, a repartição, por exemplo, por um operador, das partículas sólidas que saem por um tubo ligado à parte inferior da manga, sobre toda a superfície do fundo da câmara ou de uma frente de carregamento. disso 0 processo da invenção pode compreender, igualmente, além , a alimentação, de partículas sólidas que saem por um tubo 13 ligado à parte inferior da manga, de qualquer dispositivo de repartição automática de partículas sólidas sobre toda a superfície de fundo da câmara ou da frente de carregamento. Por exemplo, um tal dispositivo de repartição automática das partículas sólidas pode ser o dispositivo que constitui o objecto do pedido de patente FR-A1-2431449. 0 processo de carregamento de acordo com a invenção é, de um modo preferido, tal, que as poeiras e os fragmentos eventuais, presentes na parte inferior da manga e, nomeadamente, as poeiras e fragmentos formados eventualmente quando da repartição dos grãos de catalisador na parte inferior da manga pelo dispositivo indicado anteriormente ou qualquer dispositivo que possua a mesma função de repartição homogénea das partículas sólidas, são aspirados por meio de uma segunda conduta. 0 referido processo de carregamento é também vantajosamente tal, que se pode alojar qualquer cabo ou tubagem necessária para as actividades de carregamento e de repartição das partículas sólidas no interior da câmara, numa terceira conduta, a qual está geralmente aberta em todo o seu comprimento, o que permite um alojamento racional dos meios de alimentação, tais como cabos e tubagens flexíveis.

Diversas formas de utilização da invenção serão descritas a seguir a titulo de exemplo.

Nesta descrição, far-se-á referência aos desenhos anexos nos quais: 14 A figura 1 é uma vista geral esquemática de um reactor químico em corte compreendendo um dispositivo de acordo com a invenção para o carregamento de partículas sólidas. A figura 2 é uma vista de pormenor em corte da figura 1, em particular, da parte inferior do dispositivo de acordo com a invenção. A figura 3 é uma vista em corte da secção transversal do dispositivo de acordo com a invenção situada imediatamente por baixo da extremidade superior da abertura do reactor químico ou porta de visita, da figura 1. A figura 4 é uma vista lateral de uma realização de um elemento móvel presente no dispositivo de acordo com a invenção representado na figura 1. A figura 5 é uma vista esquemática em corte do início de carregamento do reactor químico da figura 1. A figura 6 é uma vista esquemática do carregamento em curso do reactor químico da figura 1, depois da descida completa do elemento móvel. A figura 7 é uma vista de pormenor em perspectiva superior de uma manga do dispositivo de acordo com a invenção representado na figura 1. A figura 1 é uma vista geral esquemática de um reactor 8 químico em corte compreendendo um dispositivo 1 de acordo com a invenção para o carregamento de partículas 4 sólidas. As figuras 2, 3 e 4 servem para explicitar a figura 1 e são comentadas 15 abaixo com ligação com a figura 1, sendo a figura 2 um vista em corte da parte inferior do dispositivo 1, sendo a figura 3 uma vista em corte da secção transversal do dispositivo 1 de acordo com a invenção, situada imediatamente por baixo da extremidade superior da abertura 8b do reactor 8 químico e sendo a figura 4 uma vista lateral do elemento 3 móvel presente no dispositivo 1. A câmara 8 é, neste caso, um reactor 8 químico compreendendo diversos elementos 19 específicos de um reactor químico, tais como pratos de distribuição da carga a tratar. 0 reactor 8 químico compreende uma parte 8a superior, de abertura superior ou de boca ou de flange 8b e uma parte 8d inferior, de abertura 8c e de fundo 8e. 0 dispositivo 1 de acordo com a invenção compreende uma manga 20 no interior da qual podem circular de cima para baixo partículas 4 sólidas, compreendendo uma conduta 2 destinada à introdução de partículas 4 sólidas, compreendendo a conduta 2 um elemento 3 móvel capaz, em particular, de permitir um controlo da velocidade de queda das partículas 4 sólidas garantindo o transporte das referidas partículas 4 sólidas de cima para baixo na manga, em particular no inicio do carregamento. As partículas 4 sólidas são provenientes de uma tremonha 23 que alimenta uma conduta 15 por intermédio de uma válvula 16. A tremonha 23 é suportada por um plano 17 de suporte que pode ser, por exemplo, um andaime ou uma plataforma especificamente instalada na parte superior do reactor. A conduta 15 ligada ao tubo 14 por um tubo flexível (não representado), alimenta este mesmo tubo 14 que é, na sua parte superior, um prolongamento da conduta 2. 0 dispositivo 1 compreende de acordo com a invenção, assim como está mostrado na figura 3, uma conduta 2 central destinada 16 à introdução das partículas sólidas associada a duas outras condutas 10 e 11, respectivamente, destinadas à aspiração das poeiras e à passagem dos meios de alimentação em diferentes fluidos, dois meios 21 e 22 de fixação, diametralmente opostos e situados no exterior da manga e que se destinam à passagem das hastes roscadas munidas com porcas nas suas extremidades. Estes meios 21 e 22 de fixação compreendem flanges de fixação ou de guiamento, respectivamente 28 e 29 (referenciadas igualmente por 28a, 28b, 28c, e 29a, 29b, 29c na figura 7) de, pelo menos, uma cadeia ou cabo (não representado) necessário para a manutenção da conduta 2 no interior da câmara 8. A conduta 10 é uma segunda conduta destinada a aspirar, por uma conduta 25 mostrada na figura 2 ligada, por exemplo, a um tubo flexível armado (não representado), as poeiras e os fragmentos eventualmente presentes sobre o local de repartição das partículas sólidas no interior do reactor 8 e, mais particularmente, ao nível da parte 30 inferior da manga 20. A conduta 11 é uma terceira conduta destinada a conter meios de alimentação (não representados) necessários para diferentes utilizações no interior da câmara 8. A conduta 11 desemboca na sua parte inferior na proximidade da parte 20e inferior da manga 20 e compreende diferentes meios (não representados) para permitir a passagem dos diferentes meios de alimentação. As condutas 10 e 11 são definidas como os dois espaços complementares da conduta 2 da manga 20 que constitui o dispositivo 1 . Ao longo de toda a sua altura, a conduta 11 da manga 20 compreende uma abertura 35 destinada à passagem de, pelo menos, um dos meios de alimentação.

Na extremidade superior da conduta 2, assim como se mostra na figura 1, o elemento 3 móvel está colocado na posição alta H. o elemento 3 móvel é mantido por intermédio de um cabo 7 que liga o elemento 3 móvel a um meio motor (não representado). 17 0 elemento 3 móvel é representado com mais pormenor na figura 4. Ele compreende, de cima para baixo, um gancho de fixação ou elemento 9 superior, no qual está fixo o cabo 7, um cilindro 27 ligado ao gancho 9 e, do lado oposto ao gancho 9, uma parte inferior que prolonga o cilindro 27, que é um cone 6. A secção transversal maior do cone 6 é uma secção transversal do cilindro 27. 0 elemento 3 móvel compreende, além disso, um elemento 5 de estanquicidade que está disposto sobre um bordo exterior do cilindro 27 e que se destina a apoiar contra a superfície interior da conduta 2. 0 elemento 5 de estanquicidade é composto por duas filas de fios semelhantes, sensivelmente do mesmo comprimento, que se estende, cada um, radialmente em toda a circunferência de uma secção transversal do cilindro 27, estando a fila 13 situada ligeiramente por baixo da fila 12. 0 cabo 7 liga o elemento 3 móvel, que foi engatado na conduta 2 por uma conduta 24 e depois pela conduta ou união 14.

Na sua parte inferior, assim como explicitado com mais pormenores na figura 2, a conduta 2 termina por uma conduta 26 de alojamento, na qual se vem alojar o elemento 3 móvel numa posição de repouso R, assim como explicitado abaixo na figura 6, e por uma conduta 30 situada num lado lateral da conduta 2 e que compreende uma válvula de fecho ou de abertura 31, para alimentar o reactor 8 com partículas 4 sólidas. A conduta 30 lateral pode alimentar, vantajosamente, na sua parte inferior, um dispositivo de repartição de sólidos dispersados numa câmara (não representado), tal como aquele descrito no pedido de patente francesa FR-A1-2431449. 18 0 funcionamento num processo de carregamento de uma câmara 8 de acordo com a invenção é explicitado abaixo com o auxilio das figuras 5 e 6. No início deste processo, assim como se representa na figura 1, o elemento 3 móvel está em posição alta H. vistas esquemáticas do carregamento em em corte curso do

As figuras 5 e 6 são respectivamente do início e reactor 8 químico da figura 1.

Na figura 5, o processo de carregamento está no seu início e as partículas 4 sólidas começaram a ser distribuídas no interior do reactor 8 pela conduta 2, estando a válvula 16 já aberta. Em relação à figura 1, o elemento 3 móvel começou a descer, controlando perfeitamente, graças à sua velocidade de deslocamento, a queda de partículas 4 sólidas no interior da conduta 2. Na figura 6, o processo de carregamento está em fase contínua, tendo o elemento 3 móvel desempenhado a sua função e estando posicionado na sua posição de repouso R, na conduta 26 de alojamento. As partículas 4 sólidas são distribuídas no interior do reactor 8 por intermédio da conduta 2 a partir da conduta 30, estando a válvula 31 aberta. O reactor 8 químico pode então alimentar-se em contínuo pelas partículas 4 sólidas com uma conduta 2 constantemente em carga, isto é, sem espaço vazio que não contenha partículas 4 sólidas.

Na figura 7, três dos troços ou elementos unitários que constituem a manga 20 estão representados sem as fixações de tipo «Velcro» da conduta 11. A manga 20 compreende, além da conduta 2 destinada ao encaminhamento das partículas sólida, a conduta 10 e a conduta 11, compreendendo a conduta 11 a abertura 35. Ela possui um bordo 20d superior. Estes três troços 19 20a, 20b e 20c estão fixos uns aos outros por intermédio de pernos que se inserem em alojamentos ocos: os pernos 21'a e 22'a, para o elemento 20a, 21'b e 22'b unitário, para o elemento 20b, e 21'c e 22'c unitário, para o elemento 20c unitário, inserem-se no interior de alojamentos que são, respectivamente, 21"a e 22"a, para o elemento 20b, e 21"b e 22"b unitário, para o elemento 20c unitário. Arbitrariamente, o conjunto de pernos 21'a, 21'b e 21'c é o «perno» 21, e o conjunto de pernos 22'a, 22'b e 22'c é o «perno» 22. A cada perno 21'a, 21'b, 21'c, 22'a, 22'b e 22'c está associada respectivamente uma falange 28a, 28b, 28c, 29a, 29b, e 29c de fixação. Arbitrariamente, o conjunto de flanges 28a, 28b e 28c é a «flange» 28 e o conjunto de flanges 29a, 29b e 29c é a «flange» 29. Assim a manga 20 é composta por elementos unitários que se encaixam uns nos outros, de maneira modulável.

Uma junta, de um modo preferido, em borracha, disposta entre os troços diferentes, garante a estanquicidade entre dois troços consecutivos e, em particular, para a conduta mantida sob pressão reduzida e destinada à aspiração das poeiras e finos. Assim, entre o troço 20a e o troço 20b está disposto um elemento 32 de estanquidade, e entre o troço 20b e o troço 20c está disposto um elemento 33 de estanquidade 33.

Exemplo

Dois ensaios E de carregamento são realizados sucessivamente com duas mangas diferentes cujas alturas são idênticas acima do solo e iguais a trinta metros. As extremidades inferiores das duas mangas estão fixas a um metro do solo. 20

Uma das mangas está de acordo com a presente invenção e pertence ao dispositivo 1 de acordo com a invenção descrito com referência às figuras 1 a 7. Ela é constituída por um conjunto de 18 elementos unitários, todos idênticos, fixos solidamente uns aos outros, como indicado na presente descrição. 0 elemento superior contém uma alimentação da conduta central em partículas sólidas provenientes de uma tremonha, ao passo que o elemento inferior dispõe pelo menos de uma saída para evacuar as partículas sólidas provenientes da manga. A manga é realizada em alumínio com uma espessura de 8 milímetros. 0 diâmetro interior da conduta central que serve para a alimentação de partículas sólidas é de 150 milímetros. 0 elemento móvel é do tipo cone com vértice para baixo com duas filas de fios flexíveis em matéria plástica que constituem o elemento de estanquicidade, estando os referidos fios de cada uma das filas repartidos harmoniosamente de modo radial ao longo de todo o perímetro do elemento móvel e cuja densidade é tal que não permite que o grão de catalisador atravesse a referida fila de fios. O diâmetro da secção transversal maior do cone é igual a 148 milímetros e a sua altura total é igual a 225 milímetros. A velocidade de descida do elemento móvel é de 10 metros por minuto. A outra manga é uma bainha cilíndrica flexível, com um diâmetro interior de 150 mm, suspensa na vertical, no interior da qual se deixam cair as esferas em queda livre. 21

Utilizam-se para estes ensaios E, esferas inertes em alumina fabricadas pela sociedade alemã Vereinigte Fiillkõrper Fabriken GmbH e comercializadas em França sob a denominação de Duranit. Estas esferas possuem o seguinte diâmetro médio: 12,67 mm (1/2 polegada).

Uma placa metálica que simula o fundo do reactor está disposta a 1 m da extremidade inferior de cada manga. A massa de esferas utilizadas é de 200 Kg.

Após ensaio, as esferas quebradas ou danificadas são isoladas das esferas intactas, elas são em seguida pesadas de modo a determinar a taxa de esferas que sofreu um dano durante a descida.

Os resultados comparativos estão indicados na tabela 1 abaixo.

Tabela 1: Comparação dos resultados obtidos com a manga de acordo com a invenção e a manga flexível conhecida da técnica anterior

Ensaio % de esferas quebradas ou danificadas Manga de acordo com a invenção Manga flexível de acordo com o estado da técnica E 0, 02 32, 00

Constata-se então que, para estes ensaios E, a percentagem de esferas intactas é de quase 100% com a manga de acordo com 22 invenção, ao passo que se situa em 68% com a manga flexível de acordo com a técnica anterior.

Isto explica-se essencialmente pela diferença entre as velocidades de queda das esferas nas duas mangas. De facto, com a manga do dispositivo de acordo com a presente invenção, a velocidade de queda das partículas sólidas é controlada pelo elemento móvel até à extremidade inferior da manga, o que reduz, por isso, a energia cinética das esferas adquirida quando da sua queda livre de 30 metros. Enquanto, com a manga flexível de acordo com o estado da técnica, disposta verticalmente, a velocidade de queda das partículas sólidas não é controlada.

Estes resultados ilustram, claramente, a vantagem que apresenta o dispositivo e o processo de acordo com a invenção para o carregamento da parte de fundo de um reactor químico, ou de um prato de suporte do leito, com as esferas inertes.

Como indicado acima, este dispositivo e este processo não estão todavia limitados a esta aplicação, mas podem ser utilizados igualmente para o carregamento ou descarregamento de uma câmara com partículas sólidas, tais como partículas de catalisador, em que é necessário, por isso, preservar a integridade e as qualidades físicas.

Uma outra vantagem importante da invenção é o reforço da segurança para as pessoas que operam no interior do reactor.

De facto, uma manga do dispositivo de acordo com a presente invenção apresenta-se geralmente como um cilindro achatado ao longo do seu comprimento. Sendo o raio de um dos lados da manga sensivelmente igual ao raio da porta de visita, a manga pode ser 23 posicionada mais perto de uma extremidade da referida porta de visita. A consequência desta disposição é de um espaço ganho em relação à técnica anterior para uma evacuação com urgência de um operador. Além disso, os cabos e tubagens de alimentação de diferentes fluidos estão dispostos geralmente numa das condutas, o que permite libertar, igualmente, o espaço de segurança para o referido operador.

Lisboa, 20 de Março de 2012 24

Claims (24)

1. REIVINDICAÇÕES 1. Dispositivo (1) para o carregamento de partículas (4) sólidas numa câmara (8), nomeadamente, um reactor (8) químico, compreendendo uma manga (20) no interior da qual as partículas (4) sólidas podem circular, geralmente de cima para baixo, compreendendo a referida manga (20), pelo menos, uma conduta (2) com eixo sensivelmente vertical (X'X), realizado, de um modo preferido, numa matéria rígida, sendo o referido dispositivo caracterizado por a conduta (2) conter, pelo menos, um meio (3) capaz de permitir o controlo da velocidade de queda das partículas (4) no interior da referida conduta (2), sendo este meio um elemento (3) móvel capaz de garantir o transporte das partículas (4) sólidas, e a manga (20) compreende vários elementos (20a, 20b, 20c) unitários idênticos que se encaixam sucessivamente uns nos outros, e por uma segunda conduta (10) estar disposta segundo um eixo sensivelmente paralelo ao eixo (X'X) da conduta (2) destinada à introdução das partículas (4) sólidas, podendo a segunda conduta (10) ser mantida sob pressão reduzida para permitir a aspiração (A) das poeiras e eventualmente dos fragmentos eventuais presentes no interior da câmara (8).
2. 2. Dispositivo (1) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por estar disposto, pelo menos, um 1 elemento (5) de estanquidade entre um bordo exterior, geralmente superior, do meio (3) capaz de permitir o controlo da velocidade de queda e a superfície interior da conduta (2) e, nomeadamente, o elemento (5) de estanquidade ser constituído por uma matéria flexível, de um modo preferido, com uma sucessão de fios flexíveis, de um modo geral com sensivelmente o mesmo comprimento, ou com uma vedação oca, de um modo preferido, em matéria flexível.
3. 3. Dispositivo (1) de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado por o elemento (3) móvel ser do tipo cone com o vértice para baixo, do tipo esfera, ou do tipo cilindro, de um modo preferido, vazio em forma de "I".
4. 4. Dispositivo (1) de acordo com a reivindicação 3, caracterizado por o elemento (3) móvel possuir uma altura compreendida de uma a cinco vezes o diâmetro interior da conduta (2) e, de um modo preferido, de uma a duas vezes o diâmetro interior da conduta (2).
5. 5. Dispositivo (1) de acordo com a reivindicação 3 ou 4, caracterizado por o deslocamento do elemento (3) móvel ser obtido por intermédio de, pelo menos, um cabo (7) que liga uma parte (9) superior do elemento (3) móvel a um meio motor.
6. 6. Dispositivo (1) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado por, pelo menos, um meio de alimentação, de um modo preferido, o conjunto de meios de alimentação, necessário(s) para diferentes utilizações no interior da câmara, estar disposto na segunda conduta. 2
7. 7. Dispositivo (1) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado por estar disposta uma terceira conduta (11) segundo um eixo sensivelmente paralelo ao eixo (X'X) da conduta (2) destinada à introdução das partículas (4) sólidas, nomeadamente, a terceira conduta (11) está aberta sensivelmente ao longo de todo o seu comprimento.
8. 8. Dispositivo (1) de acordo com a reivindicação 7, caracterizado por a segunda conduta (10) estar destinada a ser mantida sob pressão reduzida para permitir a aspiração de poeiras e, eventualmente, de fragmentos eventuais, presentes no interior da câmara (8) e por, pelo menos, um meio de alimentação, de um modo preferido, o conjunto de meios de alimentação, necessário(s) para diferentes utilizações no interior da câmara (8), estar disposto na terceira conduta (11).
9. 9. Dispositivo (1) de acordo com a reivindicação 6 ou 8, caracterizado por o meio de alimentação ser uma tubagem de alimentação de fluido líquido ou gasoso, ou um cabo eléctrico.
10. 10. Dispositivo (1) de acordo com qualquer uma das reivindicações 6 a 9, caracterizado por a secção transversal de cada uma, da segunda e da terceira condutas, se estas condutas estiverem presentes, ser, independentemente uma da outra, de 5 a 1000 centímetros quadrados e, de um modo preferido, de 20 a 1000 centímetros quadrados. 3
11. 11. Dispositivo (1) de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por a secção da conduta (2) destinada à introdução das partículas (4) sólidas no interior da câmara (8) estar compreendida de 20 a 2000 centímetros quadrados e, de um modo preferido, de 100 a 1000 centímetros quadrados.
12. 12. Dispositivo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 11, caracterizado por o comprimento de um elemento (20a, 20b, 20c...) unitário estar compreendido de 1,00 a 6,00 metros, de um modo preferido, de 1,00 a 2,00 metros.
13. 13. Dispositivo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 12, caracterizado por os elementos (20a, 20b, 20c,...) unitários estarem fixos uns aos outros por, pelo menos, um meio de fixação disposto geralmente no exterior dos elementos unitários, por exemplo, por hastes roscadas dotadas de porcas nas suas extremidades e dispostas no exterior dos elementos unitários.
14. 14. Dispositivo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 13, caracterizado por cada elemento (20a, 20b, 20c,...) unitário estar fixo, pelo menos, por duas flanges (28, 29) de fixação, de um modo preferido, diametralmente opostas, destinada cada uma, ao engate e/ou ao guiamento de, pelo menos, uma cadeia de fixação necessária para a manutenção da manga (20) no interior da câmara (8).
15. 15. Dispositivo (1) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 14, caracterizado por a manga (20) ser realizada num material rígido, tal como o alumínio, o aço, inoxidável ou não, ou qualquer outro material compósito que 4 ofereça uma resistência importante aos choques e à deformação.
16. 16. Processo de carregamento de uma câmara (8), nomeadamente, de um reactor (8) químico, com partículas (4) sólidas, compreendendo a utilização do dispositivo (1) de carregamento de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 15.
17. 17. Processo de carregamento de uma câmara (8) de acordo com a reivindicação 16, no qual o dispositivo (1) de carregamento está fixo pela sua parte superior, geralmente ao nível de uma abertura (8b) presente na parte (8a) superior da câmara (8).
18. 18. Processo de carregamento de uma câmara (8) de acordo com uma das reivindicações 16 ou 17, caracterizado por o dispositivo (1) estar fixo, na sua parte baixa, por, pelo menos, uma cadeia de fixação, geralmente ligada a, pelo menos, um meio de elevação disposto de um modo preferido, ao nível mais elevado da câmara a carregar e, nomeadamente, o dispositivo (1) ser levantado periodicamente para libertar o espaço a carregar no interior da câmara (8).
19. 19. Processo de carregamento de uma câmara (8) de acordo com qualquer uma das reivindicações 16 a 18, caracterizado por o meio (3) capaz de permitir o controlo da velocidade de queda das partículas (4) na referida conduta (2) estar posicionado no início de carregamento em posição alta (H) na manga (20) antes da introdução das partículas (4) sólidas pela extremidade (20d) superior da referida manga (20). 5
20. 20. Processo de carregamento de uma câmara (8) de acordo com qualquer uma das reivindicações 16 a 19, caracterizado por o meio (3) capaz de permitir o controlo da velocidade de queda das partículas (4) na referida conduta (2) ser descido para a sua posição de repouso (R) situada (26) na proximidade da extremidade (20e) inferior da manga (20).
21. 21. Processo de carregamento de uma câmara (8) de acordo com qualquer uma das reivindicações 16 a 20, caracterizado por as partículas (4) sólidas serem despejadas no interior da câmara (8) por intermédio de um tubo (15) ligado à manga (20) por uma união (14) situada por cima da parte (9) superior do meio (3) capaz de permitir o controlo da velocidade de queda das partículas (4) na referida conduta (2), quando este (3) está na posição alta (H) na manga (20) .
22. 22. Processo de carregamento de uma câmara (8) de acordo com qualquer uma das reivindicações 16 a 21, caracterizado por compreender ainda a repartição, por exemplo, por um operador, das partículas (4) sólidas que saem por um tubo (21) ligado à parte (20e) inferior da manga (20), em toda a superfície do fundo (8e) da câmara (8) ou de uma frente de carregamento.
23. 23. Processo de carregamento de uma câmara (8) de acordo com qualquer uma das reivindicações 16 a 21, caracterizado por compreender ainda a alimentação pelas partículas sólidas (4) que saem por um tubo (21) ligado à manga (20), de qualquer dispositivo de repartição automático de partículas sólidas em toda a superfície do fundo (8d) da câmara (8) ou da frente de carregamento. 6
24. 24. Processo de carregamento de uma câmara (8) de acordo com qualquer uma das reivindicações 16 a 23, caracterizado por se alojar qualquer cabo ou tubagem necessária às actividades de carregamento e de repartição das partículas sólidas no interior da câmara, numa terceira conduta (11). Lisboa, 20 de Março de 2012 7