ES2992018T3 - Dispositivo para distribuir un fluido, apto para ser colocado en un reactor que comprende un lecho catalítico fijo - Google Patents

Abstract

La invención se refiere a un dispositivo de distribución de fluido (D) que se puede disponer en un lecho catalítico fijo (C1, C2) de un reactor (R), comprendiendo dicho dispositivo: medios para transportar el fluido, comprendiendo dichos medios una pluralidad de conductos, recibiendo cada uno directamente una porción separada del fluido; medios para distribuir el fluido; y medios para generar una pérdida de carga local en el fluido, todo ello de manera que: el dispositivo comprende medios para recoger dicho fluido (2a), proporcionando la conexión fluida entre los conductos de los medios de transporte y los medios de distribución de fluido, y los medios para generar una pérdida de carga local están montados en los medios de transporte, distribución o recogida (2a). (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Dispositivo para distribuir un fluido, apto para ser colocado en un reactor que comprende un lecho catalítico fijo.

Campo de la invención

La presente invención se refiere al campo de los dispositivos de distribución de un fluido, aptos para ser colocados en un reactor que comprende un lecho catalítico fijo, en particular en reactores cuyo lecho catalítico está sujeto a ensuciamiento.

Dichos reactores se encuentran en el campo del refinado, en particular en procedimientos de hidrotratamiento, típicamente hidrotratamiento de nafta, en procedimientos de purificación por adsorción o en ciertos procedimientos en los que la alimentación contiene compuestos que ensucian o bien compuestos que ensucian se forman in situ.

En efecto, en determinados procedimientos, los depósitos se acumulan sobre el lecho catalítico fijo y provocan con el tiempo una reducción del volumen intersticial. Se ha podido constatar que, muy a menudo, este fenómeno de ensuciamiento sólo afecta a una capa del lecho de grosor limitado, situada en el sitio en el que el fluido entra en contacto con el lecho catalítico. Cuando se toma el ejemplo de un reactor vertical con un flujo descendente, se trata de la capa superior del lecho. La capa que se ensucia adquiere en particular el aspecto de una costra gruesa compuesta por una aglomeración de los elementos que componen el lecho catalítico revestidos y soldados entre sí por gomas y depósitos carbonados. Después de esta capa, con un grosor típicamente comprendido entre 3 y 20 veces la dimensión de los elementos que componen el lecho catalítico, la suciedad parece reducirse. Una vez que la capa superior está sucia, parece por lo tanto interesante poder distribuir la carga en la capa subyacente, más débilmente sucia.

En la capa del lecho que se ensucia, la pérdida de carga aumenta progresivamente, de manera más o menos rápida. En casos extremos, se observa una obstrucción del lecho catalítico. La pérdida de carga puede ser tal que el operador se ve obligado a apagar prematuramente el reactor y proceder a la depuración del lecho catalítico (“skimming” en terminología anglosajona). Esta operación de mantenimiento consiste en sustituir la capa superior del lecho que está obstruida por una capa nueva. La parada de la unidad provoca una pérdida considerable de producción. En algunas unidades, es necesario una depuración regular, aunque la parte inferior del lecho catalítico tiene todavía un buen rendimiento. Por lo tanto, esta pérdida de producción puede ser recurrente.

Los compuestos que ensucian son típicamente introducidos por la carga (impurezas, residuos de corrosión, partículas de coque provenientes del horno, por ejemplo) o bien se forman in situ bajo las condiciones de presión y temperatura del reactor. Estos compuestos que ensucian pueden ser partículas sólidas, gomas, polímeros o especies químicas pegajosas.

Técnica anterior

Para evitar la obstrucción prematura del lecho catalítico, se han desarrollado diferentes soluciones técnicas mediante una pluralidad de dispositivos instalados en el lecho catalítico fijo.

Cuando las impurezas se han acumulado significativamente, el fluido que llega al lecho catalítico se distribuye entre la pluralidad de dispositivos. Cada parte del fluido se distribuye entonces en la capa del lecho catalítico ubicada a nivel de la parte inferior del dispositivo. De este modo, el fluido cortocircuita el lecho catalítico en la parte alta de los dispositivos. Por lo tanto, el aumento de la pérdida de carga con el tiempo es limitado. Por lo tanto, la unidad puede funcionar durante más tiempo antes de alcanzar el tope de presión.

Un ejemplo de este tipo de dispositivo se describe, en particular, en la patente US 3.992.282, que describe una pluralidad de cilindros verticales independientes que están distribuidos en el lecho fijo. La parte superior de los dispositivos está provista de un orificio de restricción y está situada encima de la capa superior del lecho fijo. La parte inferior está equipada con rejillas y se sumerge en el lecho principal del catalizador.

La patente US 6.846.469 describe otra solución técnica, similar a la anterior, también con una pluralidad de dispositivos instalados en el reactor. Cada dispositivo permite que una parte de la carga cortocircuite sucesivamente las diferentes capas del lecho catalítico a medida que se ensucian.

Los documentos FR 1213627 A y WO 2006/032839 A1 dan a conocer dispositivos de distribución de un fluido.

Estos dispositivos se revelaron largos a instalar y desinstalar. Por un lado, se necesita un gran número de estos dispositivos para cubrir la sección de un reactor. Por otro lado, el montaje consiste en

• posicionar cada uno de los dispositivos,

• mantenerlos mientras se llena el lecho catalítico con la ayuda de soportes temporales,

• instalar los soportes utilizados en funcionamiento.

La operación de desmontaje también es larga ya que hay que hacer la inversa.

Finalmente, en funcionamiento, se necesitan soportes para sujetar los dispositivos y fijarlos al reactor. Durante el desmontaje, estos soportes son susceptibles de encontrarse en la capa obstruida y pueden ser difíciles de extraer.

Sumario de la invención

Un objetivo de la invención es proponer un nuevo diseño de dispositivo de distribución que tenga un montaje más sencillo.

Para ello, se propone un dispositivo de distribución de fluido, apto para ser colocado en un lecho catalítico fijo de un reactor, comprendiendo dicho dispositivo

• medios para transportar dicho fluido aguas arriba que comprenden una pluralidad de conductos que reciben cada uno directamente una parte distinta de dicho fluido, sin conexión aguas arriba a un medio de distribución común,

• medios de distribución aguas abajo de dicho fluido,

• medios para generar una pérdida de carga local sobre dicho fluido tales que:

o el dispositivo comprende medios para recoger dicho fluido, asegurando la conexión fluida entre los medios de transporte y los medios para distribuir dicho fluido,

o dichos medios para generar una pérdida de carga local se añaden sobre dichos medios de transporte o de distribución o de recogida.

En el sentido de la invención, se entiende que los conductos "que reciben cada uno directamente una parte distinta de dicho fluido" el hecho de que no están conectados, aguas arriba, a un medio de distribución común, del tipo conducto común al que se conectarían los conductos en cuestión: cada uno de los conductos recibe una parte del flujo de fluido directamente desde la fuente de este flujo de fluido desde la o las entradas previstas a tal efecto en el reactor. Se entiende, siempre en esta expresión, por “parte distinta” el hecho de que cada conducto recibe una parte del mismo flujo de fluido que alimenta el reactor, por lo tanto con la misma composición. Partes de este fluido se transportan por lo tanto en paralelo por estos conductos. Cada uno de los conductos recibe el fluido a distribuir sin elemento intermedio. Debido a la pluralidad de conductos, la totalidad del fluido a distribuir se divide entre los diferentes conductos en partes distintas, de la misma composición. Por lo tanto, estas partes distintas no se mezclan en los medios de transporte. Los medios para generar una pérdida de carga local se añaden sobre los medios de distribución "a proximidad" de la zona de conexión con dichos medios de recogida, es decir a proximidad del espacio de la zona de conexión o en dicha zona.

El dispositivo según la invención forma un dispositivo completo de una sola pieza, capaz de montarse fácilmente en un reactor y de cumplir por sí solo la función de distribución.

En el dispositivo según la invención, los riesgos de una mala distribución del fluido se minimizan además mediante el diseño del dispositivo. En efecto, las partes del fluido transportadas por los diferentes conductos que están conectados a los mismos medios de recogida se agrupan y homogeneizan antes de ser distribuidas por los medios de distribución. Otra ventaja del dispositivo según la invención es que permite reducir la duración de la operación de depuración y la pérdida de producción asociada. Su montaje y desmontaje en un reactor son muy rápidos. No es necesario realizarle mantenimiento mientras se llena o vacía el lecho catalítico.

Tampoco es necesario obligatoriamente una fijación mecánica al reactor mientras la unidad está en funcionamiento, mientras que estas fijaciones se instalan, según la técnica anterior, antes de volver a poner en marcha el reactor. Además, el dispositivo según la invención resulta también particularmente resistente al ensuciamiento.

Por un lado, el dispositivo es más eficaz en caso de ensuciamiento de los medios de transporte. El fluido se distribuye directamente entre los diferentes conductos de transporte y no entra en el dispositivo por un único punto de entrada. Incluso si algunos de los conductos estuvieran obstruidos, los medios de recogida distribuyen el fluido a todos los demás medios de distribución.

Por otra parte, se reduce el riesgo de una mala distribución ligada a la obstrucción de los medios de distribución, porque el dispositivo comprende un gran número de medios de distribución en comparación con los dispositivos según la técnica anterior.

Finalmente, los medios para generar la pérdida de carga están relacionados con los medios de recogida, de transporte o de distribución, pero son distintos de dichos medios de recogida, de transporte o de distribución. Así, el riesgo de obstrucción de los medios para generar la pérdida de carga es limitado, y también su impacto si esto ocurre. Además, la posible obstrucción de los medios de transporte o el ensuciamiento eventual de los medios de distribución no tienen impacto sobre dichos medios para generar la pérdida de carga.

Descripción:

Definiciones:

A lo largo de este texto, se entienden las expresiones “aguas arriba” y “aguas abajo” o indistintamente “entrada” y “salida” en referencia a la dirección general de flujo del fluido considerado.

En todo este texto, se entiende por "esencialmente gaseoso" un fluido que consiste esencialmente en gas y que puede comprender una pequeña cantidad de líquido, típicamente hasta 5 % en volumen de líquido.

A lo largo de este texto, se entiende por "esencialmente líquido" un fluido que consiste esencialmente en líquido y que puede comprender una pequeña cantidad de gas, típicamente hasta un 5 % en volumen de gas.

Preferiblemente, el fluido distribuido por el dispositivo según la invención es esencialmente líquido o esencialmente gaseoso.

Según una realización, denominada en el resto del texto "modo simple", el dispositivo según la invención comprende unos medios de transporte únicos, unos medios de recogida únicos, y unos medios de distribución únicos.

Según una realización alternativa, denominada "modo en niveles" en el resto del texto, el dispositivo según la invención comprende una pluralidad de medios de distribución, una pluralidad de medios de recogida, y medios de transferencia; tales que:

• dichos medios de recogida están dispuestos uno debajo del otro

• dichos medios de transferencia aseguran la conexión de fluido entre la pluralidad de medios de recogida. El dispositivo de dicha realización permite ventajosamente distribuir el fluido a diferentes niveles. Las diferentes variantes siguientes se aplican a las dos realizaciones, simple y en niveles.

En una primera variante A, los medios para recoger dicho fluido del dispositivo según la invención comprenden al menos un tubo o una red de tubos, al que están conectados los conductos de los medios de transporte, estando dicho o dichos tubos cerrados en sus extremos.

En dicha realización, es posible cualquier tipo de geometría para adaptarse de manera flexible a todos los tamaños de reactor.

Según la variante A, dicha red de tubos del dispositivo está dispuesta preferentemente en forma de cruz, de red, de rejilla o de estrella. De este modo, el dispositivo permite una distribución homogénea sobre una gran superficie. Cuando la red de tubos del dispositivo está dispuesta en forma de cruz, de red, de rejilla o de estrella, la longitud de las distintas ramas se elige preferentemente con criterio para distribuir uniformemente el fluido. Las ramas se distribuyen preferentemente en un plano. También se pueden inclinar. También pueden tener forma ondulada para sortear obstáculos, como sensores o tuberías auxiliares propias del reactor y su funcionamiento, e independientes de la invención. Las diferentes geometrías posibles permiten proporcionar una solución técnica flexible que se puede adaptar a las limitaciones del lugar en el que se ubicará el dispositivo.

En una segunda variante B, los medios de recogida de dicho fluido del dispositivo según la invención comprenden al menos un anillo, preferentemente de forma tórica u ovalada o poligonal, al que están conectados los conductos de los medios de transporte. En dicha realización, es menos probable que los medios de recogida se atasquen.

Preferiblemente, cada uno de los medios de recogida de fluido está conectado a al menos tres conductos de los medios de transporte, que reciben cada uno directamente una parte distinta del fluido.

Preferiblemente, en cada uno de los medios de recogida, los medios de distribución son más numerosos que los conductos de transporte. Ventajosamente, al menos cuatro medios de distribución están conectados a cada uno de los medios de recogida.

Preferiblemente, los medios para transportar dicho fluido y/o los medios para transferir el dispositivo según la invención se extienden a lo largo del eje z, y cada uno de los medios para recoger dicho fluido se extiende en un plano P, de modo que el eje z y el plano P forman un ángulo a comprendido entre 60 y 120 grados, preferiblemente un ángulo de 90 grados.

Preferiblemente, los medios para generar una pérdida de carga local del dispositivo según la invención comprenden una restricción de la sección de paso de fluido del tipo orificio de restricción, estrechamiento local o fuelle.

Preferiblemente, los medios para generar una pérdida de carga local del dispositivo según la invención comprenden un elemento deprimógeno que permite una fuga mínima y no puede bloquearse por obstrucción.

Preferiblemente, los medios de distribución de dicho dispositivo según la invención comprenden una pluralidad de boquillas, conectadas a dichos medios de recogida, extendiéndose dichas boquillas preferentemente en el plano P de dichos medios de recogida.

Preferiblemente, los medios para generar una pérdida de carga local del dispositivo según la invención están añadidos a los medios de recogida, en las proximidades de la zona de conexión con dichos medios de recogida.

Cuando los medios de recogida comprenden boquillas, los medios para generar una pérdida de carga local del dispositivo según la invención están añadidos preferentemente a dichas boquillas, a proximidad de la zona de conexión con dichos medios de recogida.

Preferiblemente, el ángulo de conexión p del cuerpo de dichas boquillas con respecto a los medios de recogida está comprendido entre 60 y 120 grados, preferiblemente es de 90 grados. Se reduce entonces la sección de conexión, lo que maximiza la resistencia mecánica y minimiza la longitud del cordón de soldadura en el caso en que las boquillas estén soldadas a los medios de recogida.

Según una realización particularmente preferida, los medios de recogida comprenden un anillo al que están conectados los conductos de los medios de transporte y una pluralidad de boquillas. Los medios para generar pérdidas de carga locales están preferentemente añadidos a la zona de conexión entre las boquillas y el anillo. En esta realización, el dispositivo es eficaz y tiene buena resistencia mecánica.

La invención también se refiere a un reactor que comprende:

• Un lecho catalítico fijo

• Un dispositivo de distribución según la invención, dispuesto en dicho lecho, de modo que,

• las entradas de los conductos de los medios de transporte de dicho dispositivo están aguas arriba o a nivel de dicho lecho

• y los medios de recogida, distribución y eventualmente traslado de dicho dispositivo están en dicho lecho.

Se comprende por “las entradas” de los conductos, bien la entrada constituida por la abertura en el extremo aguas arriba de los conductos en cuestión o bien al menos una entrada o parte de las entradas de cada uno de los conductos, en particular cuando, como se ilustra a continuación, existen varias entradas para cada conducto, por ejemplo cuando el extremo aguas arriba está total o parcialmente obstruido y se practican aberturas a una determinada altura de la pared del conducto en cuestión para constituir las entradas de fluido.

Se comprende por "aguas arriba o a nivel de dicho lecho" el hecho de que la o al menos una de las entradas de los conductos de los medios de transporte afloran con la superficie aguas arriba del lecho o están al menos parcialmente aguas arriba de dicho lecho (por lo tanto por encima del lecho cuando se trata de un reactor dispuesto verticalmente con la o las entradas de fluido en la parte alta del reactor y la o las salidas en las partes bajas del reactor): La o las entradas de los conductos de transporte están ubicadas completamente por encima de la superficie superior del lecho catalítico, o bien están afloran al menos parcialmente el lecho, o están parcialmente por encima/afloran y parcialmente en el lecho catalítico. En todos los casos, ventajosamente, al menos una entrada está situada en la superficie del lecho catalítico o por encima (siempre en la configuración de un reactor orientado verticalmente con alimentación en la parte alta y extracción en la parte baja del reactor). Por lo tanto, los conductos de transporte están total o parcialmente en el lecho catalítico, y desembocan ventajosamente de manera parcial fuera del lecho catalítico de modo que su o sus entradas de fluido estén al menos parcialmente fuera del lecho o a ras de él.

Las fases de mantenimiento (instalación del dispositivo, llenado o vaciado del lecho catalítico fijo) del reactor según la invención son más rápidas que con las soluciones técnicas de la técnica anterior. En efecto, el dispositivo de distribución no requiere mantenimiento/soportes temporales durante el llenado o vaciado del lecho catalítico.

El dispositivo en el "modo en niveles" también puede estar dispuesto en el lecho catalítico del reactor según la invención. El dispositivo permite entonces cortocircuitar sucesivamente varias capas catalíticas superpuestas, a medida que se produce el ensuciamiento. Por lo tanto, el reactor puede funcionar durante más tiempo antes de que sea necesario detenerlo para realizar la depuración.

Preferiblemente, en el reactor según la invención, dichos medios de recogida de dicho dispositivo se extienden en un plano ortogonal al eje de dicho reactor.

Preferiblemente, en el reactor según la invención, es dicho lecho catalítico fijo según la invención el que soporta dicho dispositivo. De este modo, el montaje y desmontaje del dispositivo de distribución en el reactor son muy rápidos. Por ejemplo, en el caso de un reactor vertical a flujo descendente, los elementos del lecho catalítico se cargan hasta el nivel en el que deben ubicarse los medios de recogida. El dispositivo se coloca sobre el lecho catalítico apoyando los medios de recogida sobre el lecho. Después, se carga el resto del lecho catalítico.

Alternativamente, en el caso de un reactor vertical de flujo ascendente, todo el dispositivo está suspendido a nivel de los medios de recogida. Después, se llena el lecho catalítico.

Opcionalmente, todavía es posible dotar a los medios de recogida del dispositivo de medios de fijación mecánica al reactor según la invención. Estos medios de fijación serán suficientes para mantener todo el dispositivo durante las fases de funcionamiento. Por lo tanto, no es necesario fijar los medios de transporte y/o de distribución.

En otra realización, el reactor comprende varios dispositivos según la invención, en número limitado; preferiblemente de dos a cinco dispositivos de distribución, por ejemplo tres o cuatro. Los dispositivos se pueden instalar unos al lado de los otros, unos dentro de los otros, o unos debajo de los otros. En esta realización, la distancia entre dos medios de distribución adyacentes es generalmente mayor o igual a 2 veces y menor o igual a 20 veces el diámetro de la sección de los medios de recolección, preferiblemente mayor o igual a 5 veces y menor o igual a 10 veces el diámetro de la sección de los medios de recogida.

Preferiblemente, el lecho catalítico fijo del reactor según la invención comprende sólidos granulares dispuestos en capas sucesivas. Preferiblemente, el lecho puede comprender una o más capas, comprendiendo cada una generalmente elementos de captura, denominados "guardias", o bien relleno inerte o activo, o catalizador, o adsorbente. Los sólidos granulares tienen típicamente la forma de extruidos (cilíndricos, multilobulados, etc.) y/o bolas y/o de elementos porosos conformados, por ejemplo medallones de cerámica reticulados, pero existen muchas otras formas. Para simplificar, en el resto del texto, se usará la expresión “elemento catalítico” para designar los diferentes sólidos granulares del lecho.

Preferiblemente, en el reactor según la invención, el lecho catalítico contiene elementos catalíticos, y las dimensiones de las salidas de cada uno de dichos medios de distribución son estrictamente menores que la dimensión más pequeña de dichos elementos a nivel de los que se distribuye el fluido. Las dimensiones de las salidas de dichos medios de distribución son típicamente el diámetro, la altura o la anchura de la sección de paso de la salida de las boquillas. Las dimensiones de los elementos catalíticos son típicamente el diámetro, la altura o el ancho de los mismos.

La invención se refiere también a un procedimiento que implementa el dispositivo de distribución según la invención y/o el reactor según la invención, en el que se hidrotrata una carga que contiene nafta, preferentemente nafta rica en olefinas, o en el que se hidrogena selectivamente una carga de gasolina craqueada, o en la que se purifica un gas por adsorción de sus impurezas, o cualquier otro procedimiento que usa un reactor con lecho catalítico fijo sujeto a ensuciamiento.

En el procedimiento según la invención, el fluido distribuido por el dispositivo es la carga del reactor utilizado.

Preferiblemente, en el "modo en niveles", el dispositivo según la invención comprende medios de transporte, entre dos y tres medios de recogida dispuestos unos debajo de los otros y entre uno y dos medios de transferencia.

Más preferentemente, en la realización en niveles, el dispositivo según la invención comprende medios de transporte, dos medios de recogida dispuestos uno debajo del otro, y medios de transferencia únicos.

Preferiblemente, los conductos de transporte del dispositivo según la invención están provistos de al menos una entrada y de una salida de fluido. Ventajosamente, cada una de las entradas de los conductos puede estar provista de medios para impedir la entrada de material sólido tal como una tapa, claraboya, deflector, rejilla, o equivalente. Las dimensiones de las secciones de paso de fluido en las entradas de los conductos de transporte son entonces de manera preferible estrictamente menores que las de la sección de paso de los medios para generar una pérdida de carga local. Esto permite evitar la obstrucción de los medios para generar una pérdida de carga local en el caso de que, no obstante, pasen partículas.

Según otra variante, los medios de transporte son tales que:

• el extremo de los conductos que está opuesto al extremo conectado a los medios de recogida está cerrado

• se proporcionan aberturas de entrada de fluido en la parte lateral de dichos conductos. Las dimensiones de las aberturas de entrada de fluido son entonces de manera preferible estrictamente menores que las dimensiones de la sección de paso de los medios para generar una pérdida de carga local. Esto permite evitar la obstrucción de los medios para generar una pérdida de carga local en el caso de que, no obstante, pasen partículas.

Preferiblemente, la altura de los conductos de dichos medios de transporte del dispositivo está comprendida entre 150 y 1000 mm.

En el "modo simple", la altura del dispositivo está preferentemente comprendida entre 3 y 20 veces la dimensión mayor de los elementos que componen el lecho catalítico. En el "modo en niveles", la altura de cada nivel del dispositivo está preferiblemente comprendida entre 3 y 20 veces la dimensión mayor de los elementos que componen el lecho catalítico.

Preferiblemente, la sección de paso de los medios de recogida y/o de los medios de transporte y/o de los medios de transferencia es redonda, ovalada o paralelepípeda.

Los medios de recogida pueden comprender al menos una parte recta y una parte curva.

El dispositivo de distribución según la invención se puede utilizar en todos los reactores que comprendan al menos un lecho catalítico fijo, dispuesto verticalmente. Preferiblemente, el flujo del fluido es descendiente.

Preferiblemente, el dispositivo está fabricado de un material compatible con las condiciones de funcionamiento y la composición del fluido del reactor en el que se puede disponer. Típicamente, el dispositivo está hecho de metal, preferiblemente acero, acero inoxidable, o acero recubierto con una capa protectora contra la corrosión.

Preferiblemente, en el reactor según la invención, el dispositivo de distribución comprende medios para generar una pérdida de carga local de manera que la pérdida de carga generada esté comprendida entre una décima y una vez, preferiblemente entre un cuarto y tres cuartos, más preferiblemente entre un tercio y dos tercios, de la pérdida de carga del lecho catalítico fijo situado entre los medios de transporte y los medios de distribución.

Preferiblemente, cuando el lecho catalítico fijo del reactor según la invención no está sucio, el dispositivo permite el paso de una cantidad limitada del fluido. Típicamente, una cantidad de fluido menor o igual a 40 % en volumen del fluido, preferiblemente menor o igual a 30 % en volumen, preferiblemente menor o igual a 20 % en volumen del fluido, pasa a través del dispositivo siempre que la pérdida de carga en el lecho catalítico es menor que la del dispositivo.

Preferiblemente, cuando se han acumulado suficientes impurezas, el dispositivo de distribución permite al fluido cortocircuitar la capa catalítica sucia y se redistribuya en una capa subyacente menos sucia. Típicamente, una cantidad de fluido mayor o igual a 50 % en volumen, preferiblemente mayor o igual a 70 % en volumen, más preferiblemente mayor o igual a 80 % en volumen, del fluido pasa a través del dispositivo.

En una realización preferida, los medios de recogida pueden comprender varios anillos, preferentemente de dos a cinco, más preferentemente de dos a cuatro, incluso más preferentemente de dos a tres, dispuestos concéntricamente en un mismo plano P. La distancia entre dos anillos adyacentes es, preferentemente, mayor o igual a 3 veces, y menor o igual a 20 veces la dimensión mayor de los elementos del lecho catalítico, más preferiblemente mayor o igual a 6 veces, y menor o igual a 16 veces la dimensión mayor de los elementos del lecho catalítico. Esta realización permite equipar los reactores de gran diámetro.

El experto en la técnica adapta la configuración del dispositivo (diámetro, longitud y número de medios de transporte, recogida y distribución) de manera que la pérdida de carga generada localmente sea mucho mayor que las pérdidas de carga generadas por fricción en el dispositivo.

El experto en la técnica elige el número de medios de distribución de manera que la distribución del fluido sea sustancialmente uniforme cualquiera que sea el caudal de fluido distribuido.

Preferiblemente, la distancia entre dos conductos de los medios de transporte conectados a los medios de recogida es mayor o igual a 100 mm y menor o igual a 1000 mm, preferiblemente mayor o igual a 400 mm y menor o igual a 800 mm.

Preferiblemente, cada uno de los medios de distribución comprende una entrada conectada a los medios de recogida y una salida que desemboca en el lecho catalítico. Dicha salida desemboca libremente, es decir no comprende rejilla ni placa perforada en su extremo. Preferiblemente, las dimensiones de la sección de paso de cada uno de los medios de distribución son menores que las dimensiones de los elementos del lecho catalítico en los que se distribuye el fluido. Más precisamente, las dimensiones son preferentemente menores que una diferencia al menos igual a 5 % de la dimensión mayor de los elementos del lecho catalítico. Por ejemplo, el diámetro de salida de una boquilla de forma cilíndrica es estrictamente menor que las dimensiones de los elementos de relleno en los que se distribuye el fluido.

En una realización preferida, los medios de distribución comprenden boquillas. Estas boquillas son preferentemente cilíndricas, pero es posible cualquier otra forma. Estas boquillas incluyen preferentemente un orificio de restricción situado en la entrada de la boquilla.

La longitud de los medios de distribución se ajusta para distribuir uniformemente el fluido, en particular sobre toda la sección del lecho catalítico fijo del reactor. Los medios de distribución no tienen necesariamente una longitud homogénea. Este puede ser el caso, en particular, para sortear un obstáculo colocado en el interior del reactor o para alimentar una zona de poca superficie que no justifica una tubería de distribución propia.

Preferiblemente, cada uno de los medios de distribución presenta medios para generar una pérdida de carga local.

Preferiblemente, los medios para generar una pérdida de carga local generan una diferencia de presión mayor o igual a 0,03 MPa y menor o igual a 0,3 MPa, preferiblemente mayor o igual a 0,05 MPa y menor o igual a 0,12 MPa cuando todo el fluido es distribuido por el dispositivo.

El dispositivo puede tener una estructura modular que comprende varias “secciones”, en número limitado, destinadas a ser ensambladas en el reactor. Cada una de las “secciones” es apta para ser introducida en el reactor a través del pozo de registro.

Los medios de recogida se fabrican típicamente a partir de varias piezas, por ejemplo, en forma de arco si los medios de recogida comprenden un anillo de forma tórica. Estas secciones están unidas mecánicamente mediante cualquier dispositivo conocido por el experto en la materia, por ejemplo mediante bridas provistas de pernos.

Cabe señalar que el dispositivo de la invención puede tener ventajosamente un diseño modular, para permitir flexibilidad con respecto a las necesidades: así, más particularmente los medios de recogida, pero también los medios de transporte, pueden diseñarse en forma de elementos modulares estándar, que se ensamblan según diferentes tamaños/formas según los reactores a equipar. Se puede proporcionar uno, dos o tres tamaños de módulos, y con ellos crear dispositivos muy variados.

Los conductos de transporte pueden conectarse a los medios de recogida mediante cualquier dispositivo conocido por el experto en la técnica: mediante soldadura o mediante bridas provistas de pernos.

Los medios de distribución pueden soldarse, atornillarse o fijarse a los medios de recogida mediante cualquier medio conocido por el experto en la técnica para unir mecánicamente dos elementos.

Una vez montado el dispositivo, los medios de recogida del dispositivo según la invención constituyen una base que permite colocar fácilmente el dispositivo sobre una superficie plana. En determinadas configuraciones, es el conjunto constituido por los medios de distribución conectados a los medios de recogida del dispositivo el que constituye la base que permite colocar el dispositivo sobre una superficie plana.

Del mismo modo, cuando el dispositivo está dispuesto en el lecho catalítico fijo de un reactor según la invención, la base del dispositivo ocupa ventajosamente una gran parte de la sección transversal del reactor. Por lo tanto, el dispositivo tiene una base importante. Esto permite que el dispositivo sea estable frente a golpes mecánicos o vibraciones que se producen durante el funcionamiento.

En una forma de realización se pueden utilizar en el reactor varios dispositivos de distribución según la invención. Por ejemplo, varios dispositivos de distribución independientes, con el fin de cortocircuitar una primera capa superior sucia y después eventualmente otras capas inferiores cuando estén sucias a su vez, con la ayuda de dispositivos sucesivos. Típicamente, se pueden instalar dos o tres dispositivos sucesivos.

La invención también se refiere al procedimiento que utiliza un reactor según la invención para hidrotratar una carga de nafta. Por hidrotratamiento, se designa el conjunto de los procedimientos de depuración que permiten eliminar, por acción del hidrógeno, las diversas impurezas contenidas en los cortes hidrocarbonados.

El hidrotratamiento de nafta se usa generalmente en refinería para purificar la nafta y convertirla en una carga típicamente utilizable en unidades de reformado catalítico o de isomerización, o en un producto que puede valorizarse en un pool de gasolina, por ejemplo. El procedimiento de hidrotratamiento puede proporcionar hidrodesulfuración, hidrodesnitrogenación y eventualmente hidrogenación de las olefinas en la carga. La nafta proviene típicamente de unidades de destilación atmosférica de crudos, o proviene de unidades de craqueo térmico tal como coquización, pirólisis o craqueo con vapor, o proviene de unidades de hidroconversión. Estos diferentes tipos de nafta se pueden tratar solos o en mezcla. Las naftas procedentes de las unidades de craqueo se denominan naftas craqueadas y son ricas en olefinas.

El procedimiento según la invención es particularmente adecuado para realizar un reactor de hidrotratamiento de nafta rica en olefinas, en particular nafta craqueada.

La invención también se refiere al procedimiento que utiliza un reactor según la invención para hidrogenar selectivamente las olefinas de una carga de gasolina craqueada.

Descripción detallada:

Las demás características y ventajas de la invención aparecerán con la lectura de los ejemplos no limitativos y con referencia a las figuras siguientes:

• La figura 1a representa una vista transversal, y la figura 1b una vista por arriba de un ejemplo del dispositivo de distribución, según una primera variante de la invención en "modo simple".

• La figura 2 representa la vista en sección de un detalle del mismo dispositivo de distribución que la figura 1.

• Las figuras 3a, 3b y 3c representan cada una, en sección, un tipo de boquilla utilizable como medio de distribución en el dispositivo según la invención.

• Las figuras 4 y 5 representan vistas desde arriba de otros dos ejemplos del dispositivo de distribución según otras dos variantes de la invención.

• La figura 6 representa el dispositivo de distribución D de la figura 1 dispuesto en un reactor R según una primera variante de la invención, en "modo simple".

• La figura 7 representa el dispositivo de distribución D dispuesto en un reactor R según una segunda variante de la invención, en "modo en niveles".

Las figuras son muy esquemáticas y representan los diferentes compuestos en su posicionamiento en modo de funcionamiento.

La figura 1 a representa una vista por arriba de un ejemplo del dispositivo de distribución D según una primera variante de la invención, en "modo simple". El dispositivo D está fabricado en acero inoxidable. Los conductos 1 de los medios de transporte están constituidos por tubos cilíndricos verticales. Los medios de recogida están constituidos de un anillo 2a, de sección cilíndrica, y de forma tórica en el que se conectan los conductos 1. Los medios de distribución están constituidos por boquillas 3, distribuidas uniformemente sobre el anillo 2a. Los conductos 1, el anillo 2a y las boquillas 3 están conectados mecánicamente entre sí para asegurar el transporte del fluido a distribuir desde los conductos 1 hacia el anillo 2a y después desde el anillo 2a hacia las boquillas 3.

En la variante representada, las boquillas 3 se extienden en el plano horizontal, en el que se extiende el anillo 2a. Opcionalmente, los medios para impedir la entrada de partículas sólidas en los conductos 1 están constituidos por tapas 4a dispuestas encima de la entrada de cada conducto. Alternativamente, las entradas a los conductos 1 se pueden cerrar mediante una placa circular sólida y se pueden proporcionar aberturas en la envoltura exterior de los conductos 4b: ya sea aberturas redondas, aberturas rectangulares o ranuras, o zonas con una rejilla Johnson™ con un largo paso por ejemplo.

La figura 1b representa una vista por arriba del dispositivo de distribución D según la misma variante de la invención que la figura 1a. Las boquillas están distribuidas a ambos lados del anillo 2a: la salida de una serie de boquillas 3a está orientada hacia el exterior del anillo 2a y la salida de una serie de boquillas 3b está orientada hacia el interior del anillo 2a.

La figura 2 representa la vista en sección de la zona de conexión entre los medios de distribución y los medios de recogida en la misma variante que las figuras 1a y 1b. Una boquilla 3, constituida por un cilindro hueco, está soldada sobre el anillo 2a. Un orificio de restricción 5 está soldado a la entrada de la boquilla 3. Una vez en el reactor (véase la figura 5), la salida 6 de la boquilla desemboca libremente en el lecho catalítico y su diámetro nominal es menor o igual a la dimensión más pequeña de los elementos del lecho fijo a este nivel.

La figura 3a representa una primera variante de boquilla que se puede usar como medio de distribución en el dispositivo según la invención, en vista desde arriba y en sección transversal. La sección de paso de la boquilla 3 es rectangular. En la entrada de la boquilla están dispuestos tres orificios de restricción 5.

La figura 3b representa una segunda variante de boquilla que se puede usar como medio de distribución en el dispositivo según la invención, en vista desde arriba y en sección transversal. La boquilla 3 está formada por dos cilindros concéntricos 7. En el centro del cilindro central está implementado un orificio de restricción 5. En la zona anular situada entre los dos cilindros se encuentran distribuidos seis orificios de restricción 5.

La figura 3c representa una tercera variante de boquilla que se puede usar como medio de distribución en el dispositivo según la invención en vista desde arriba y en sección transversal. La boquilla 3 está formada por un cilindro 7 en cuyo centro está situado una varilla 8. Tres orificios de restricción 5 están inscritos en un círculo central.

La figura 4 representa una vista por arriba de un segundo ejemplo del dispositivo de distribución D según una segunda variante de la invención. El dispositivo según la invención comprende medios de recogida constituidos de un conducto cilíndrico recto 2b y conductos de transporte cilíndricos 1. Las boquillas 3 están distribuidas a ambos lados del conducto cilíndrico recto 2b. En esta configuración, la longitud de las boquillas contribuye a la estabilidad del dispositivo D.

La figura 5 representa una vista por arriba de otro ejemplo del dispositivo de distribución D según otra variante de la invención. El dispositivo según la invención comprende medios de recogida constituidos por dos conductos cilíndricos rectos 2b, ensamblados en forma de cruz, y cinco conductos de transporte 1 cilíndricos. Las boquillas 3 están distribuidas sobre los dos conductos cilíndricos rectos.

La figura 6 representa el dispositivo de distribución D, del ejemplo de las figuras 1a y 1b, dispuesto en un reactor R, según un eje vertical z, en una primera variante de la invención, en "modo simple". El reactor R funciona en fase gaseosa descendente con un lecho fijo, sujeto a ensuciamiento, en el que está implementado el dispositivo D según la invención. El fluido a distribuir (la carga) entra por el conducto I en forma gaseosa y sale por el conducto O. La capa superior C<1>del lecho catalítico en este ejemplo está constituida por elementos de relleno. El lecho catalítico fijo comprende una segunda capa C<2>. El dispositivo de distribución D comprende medios de transporte, constituidos por conductos 1, que se extienden a lo largo del eje z y medios de recogida, constituidos por un anillo 2a, que se extienden en el plano P. El eje z se cruza con el eje del reactor R y el plano P es paralelo a la sección transversal del reactor.

El anillo 2a está provisto de boquillas no representadas, distribuidas juiciosamente alrededor de su circunferencia.

El anillo 2a descansa horizontalmente sobre elementos de la capa C<1>. Así, el dispositivo de distribución D se coloca sobre el catalizador, preferentemente a un nivel horizontal situado entre 20 y 80 % de la altura de dicha capa, y más preferentemente entre 40 y 60 %. Las entradas a los conductos de transporte 1 se encuentran por encima del nivel de la capa C<1>.

Cuando el lecho catalítico se ensucia, el dispositivo D permite cortocircuitar la capa del lecho catalítico en una altura h que corresponde a la altura del dispositivo.

La figura 7 representa el dispositivo de distribución D' dispuesto en un reactor R' según una segunda variante de la invención en "modo en niveles". El reactor R' es muy similar al reactor R de la figura 6. El dispositivo de distribución D' es en parte idéntico al dispositivo de distribución D. La diferencia es que comprende dos medios de recogida, constituidos por dos anillos 2a superpuestos. El anillo superior se extiende en un plano P<1>, ortogonal al eje z, y el anillo inferior se extiende en un plano P<2>, que es paralelo a P<1>. Los dos anillos 2a están conectados mediante medios de transferencia, que consisten en conductos cilíndricos 10 que se extienden a lo largo del eje z. Los dos anillos 2a están provistos de boquillas no representadas.

El segundo anillo 2a se apoya horizontalmente sobre elementos que constituyen la capa C<1>'. Así, el dispositivo de distribución D' está colocado sobre el catalizador de manera que:

• el primer anillo se sitúa preferentemente a un nivel horizontal situado entre 20 y 50 % de la altura de dicha capa, y más preferentemente entre 25 y 40 %.

• el segundo anillo se sitúa preferentemente a un nivel horizontal situado entre 50 y 80 % de la altura de dicha capa, y más preferentemente entre 60 y 75 %.

Las entradas a los conductos de transporte 1 se encuentran por encima del nivel de la capa C<1>'.

Cuando el lecho catalítico se ensucia, el dispositivo D' permite cortocircuitar la capa de lecho catalítico C<1>' en una altura hn y después en una altura h<2>.

Ejemplo 1:

Un reactor R con un diámetro de 1,4 m está provisto de un dispositivo D según la invención en modo simple, como en la figura 5, en una variante del dispositivo similar a la representada en las figuras 1a y 1b. Se trata una carga de nafta craqueada en forma gaseosa de 500 m3/h. El dispositivo está instalado en una capa de lecho catalítico que consta de elementos de relleno con un diámetro de 51 mm.

En el reactor está instalado un anillo 2a con un diámetro toroidal de 1 m. El anillo de sección de 50 mm de diámetro nominal recibe el fluido a través de 6 conductos de transporte constituidos por cilindros huecos de diámetro nominal de 50 mm.

24 boquillas con un diámetro interno de 48 mm y de una longitud de 125 mm están repartidas sobre el anillo. Cada boquilla está equipada en su entrada con un orificio de restricción de un diámetro de 19 mm.

El tiempo de montaje del dispositivo en el reactor se estima en 20 minutos, mientras que los dispositivos según la técnica anterior con varios dispositivos adyacentes requieren varias horas.

Ejemplo 2:

Un reactor con un diámetro de 3,8 m está provisto de tres dispositivos en modo simple según la invención, dispuestos concéntricamente, para tratar una carga de nafta en forma gaseosa de 4400 m3/h. Los dispositivos están instalados en una capa de lecho catalítico que consta de elementos de relleno con un diámetro de 51 mm.

Los medios de recogida de cada uno de los tres dispositivos consisten en un anillo de forma tórica y de sección cilíndrica. Los tres anillos están dispuestos concéntricamente, en un mismo plano, y sus respectivos diámetros toroidal son 1 m, 2 m y 3 m. Los anillos tienen un diámetro nominal de 75 mm y reciben respectivamente el fluido por 4, 8 y 12 conductos de transporte. Estos tienen un diámetro nominal de 75 mm.

128 boquillas con un diámetro interior de 48 mm y una longitud de 125 mm están repartidas sobre los 3 toros, respectivamente, respectivamente 22 boquillas, 42 boquillas y 64 boquillas. Cada boquilla está equipada en su entrada con un orificio de restricción de un diámetro de 19 mm.

El tiempo de montaje del dispositivo en el reactor se estima en 50 minutos, mientras que los dispositivos según la técnica anterior con varios dispositivos adyacentes requieren un día.

Claims (15)

REIVINDICACIONES

1. Dispositivo para distribuir (D) un fluido, apto para ser colocado en un lecho catalítico fijo (Ci, C<2>; C'i, C'<2>) de un reactor (R), comprendiendo dicho dispositivo

• medios para transportar dicho fluido aguas arriba que comprenden una pluralidad de conductos (1) que reciben cada uno directamente una parte distinta de dicho fluido, sin conexión aguas arriba a un medio de distribución común, • medios de distribución aguas abajo de dicho fluido (3),

• medios para generar una pérdida de carga local sobre dicho fluido (5)

caracterizado por que:

- el dispositivo comprende medios para recoger dicho fluido (2a; 2b), asegurando la conexión fluida entre los conductos de los medios de transporte (1) y los medios de distribución de dicho fluido (3),

- dichos medios para generar una pérdida de carga local (5) están añadidos a dichos medios de transporte (1) o de distribución (3) o de recogida (2a; 2b).

2. Dispositivo según la reivindicación anterior, caracterizado por que comprende una pluralidad de medios de distribución (3), una pluralidad de medios de recogida (2a; 2b), y medios de transferencia (10);

y por que:

- dichos medios de recogida (2a; 2b) están dispuestos unos debajo de los otros

- dichos medios de transferencia (10) aseguran la conexión fluida entre la pluralidad de medios de recogida (2a; 2b).

3. Dispositivo según una de las reivindicaciones anteriores, en el que los medios para recoger dicho fluido comprenden al menos un tubo o una red de tubos (2b), sobre el que están conectados los conductos de los medios de transporte (1), estando dicho o dichos tubos (2b) cerrados por sus extremos.

4. Dispositivo según la reivindicación anterior, en el que dicha red de tubos (2b) está dispuesta en forma de cruz, red, rejilla o estrella.

5. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 2, en el que los medios de recogida de dicho fluido comprenden al menos un anillo (2a), preferentemente de forma tórica u ovalada o poligonal, sobre el que están conectados los conductos (1) de los medios de transporte.

6. Dispositivo según una de las reivindicaciones anteriores, en el que los medios para transportar dicho fluido (1) y/o los medios de transferencia (10) se extienden a lo largo de un eje z, y cada uno de los medios para recoger dicho fluido (2a; 2b) se extiende en un plano (P), de tal manera que el eje (z) y el plano (P) formen un ángulo (a) comprendido entre 60 y 120 grados, preferentemente un ángulo de 90 grados.

7. Dispositivo según una de las reivindicaciones anteriores, en el que dichos medios para generar una pérdida de carga local comprenden una restricción de la sección de paso de fluido del orificio de restricción (5), estrechamiento local o fuelle.

8. Dispositivo según una de las reivindicaciones anteriores, en el que los medios para distribuir dicho fluido comprenden una pluralidad de boquillas (3), conectadas a dichos medios de recogida (2a; 2b), extendiéndose dichas boquillas preferentemente en el plano P de dichos medios de recogida.

9. Dispositivo según la reivindicación anterior, en el que el ángulo de conexión (p) del cuerpo de dichas boquillas con respecto a los medios de recogida está comprendido entre 60 y 120 grados, preferentemente es de 90 grados.

10. Dispositivo según una de las reivindicaciones anteriores, en el que los medios para generar una pérdida de carga local (5) están añadidos sobre los medios de distribución (3) en la zona de conexión con los medios de recogida (2a; 2b).

11. Reactor (R) que comprende:

• Un lecho catalítico fijo (C<1>, C<2>; C'<1>, C'<2>)

• Un dispositivo de distribución (D) según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, dispuesto en dicho lecho de manera que la entrada o al menos una de las entradas de los conductos (1) de los medios de transporte de dicho dispositivo estén aguas arriba o al ras con dicha leche, y los medios de recogida (2a; 2b), de distribución (3) y eventualmente de transferencia (10), de dicho dispositivo están en dicho lecho.

12. Reactor (R) según la reivindicación anterior, en el que dichos medios de recogida de dicho dispositivo se extienden en un plano (P) ortogonal al eje (z) de dicho reactor (R).

13. Reactor según una de las reivindicaciones 11 o 12, en el que dicho lecho catalítico fijo soporta el dispositivo.

14. Reactor según una de las reivindicaciones 11 a 13, en el que el lecho catalítico contiene elementos catalíticos y en el que las dimensiones de las salidas de cada uno de dichos medios de distribución son estrictamente menores que la dimensión más pequeña de dichos elementos a nivel de los que se distribuye el fluido.

15. Procedimiento en el que se utiliza el dispositivo (D) y/o el reactor (R) según una de las reivindicaciones anteriores, en el que se hidrotrata una carga que comprende nafta, preferentemente nafta rica en olefinas, o en el que se hidrogena selectivamente una carga de gasolina craqueada, o en el que se purifica mediante adsorción un gas de sus impurezas.