BOMBA PARA EL TRANSPORTE DE UN MEDIO INTERCAMBIADOR DE CALOR PARA UN REACTOR DE HAZ DE TUBOS DE CONTACTO.

- Bomba (1) con un tubo distribuidor de la bomba (13) para llevar a cabo el transporte de un medio intercambiador de calor (6) para un reactor con un haz de tubos de contacto (2),

cuyo eje longitudinal está dispuesto en posición vertical, con aporte del medio intercambiador de calor (6) en la sección superior del reactor en el recinto intermedio, que está comprendido entre los tubos de contacto (2) y con evacuación del medio intercambiador de calor (6) a partir de la sección inferior del reactor, de manera preferente, a través de un conducto anular (25, 26) respectivo, presentando la bomba (1) una carcasa (14), que rodea al tubo distribuidor de la bomba (13), con una abertura (15) en la parte inferior de la carcasa (14), a través de la cual penetra en la carcasa (14) el medio intercambiador de calor (6), que es evacuado desde la sección inferior del reactor por medio de la bomba (1), dicho medio fluye hacia arriba en la sección, que está comprendida entre la pared interna de la carcasa (14) y la pared externa del tubo distribuidor de la bomba (13), en caso dado a través de un intercambiador de calor (18), dicho medio penetra, a través de una abertura (16), que está situada en la sección superior del tubo distribuidor de la bomba (13), en el recinto interno del tubo distribuidor de la bomba (13), recorriéndolo desde abajo hacia arriba, caracterizada porque el medio intercambiador de calor penetra a continuación, a través de una abertura (17), que está situada en la sección inferior del tubo distribuidor de la bomba (13), en otro recinto intermedio, que está comprendido entre la pared interna de la carcasa (14) y la pared externa del tubo distribuidor de la bomba (13), recorriendo este recinto intermedio desde abajo hacia arriba y penetra en el reactor, a través de una abertura, que está situada en su sección superior, en la sección superior del recinto intermedio, que está comprendido entre los tubos de contacto (2)

La invención se refiere a una bomba para llevar a cabo el transporte de un medio intercambiador de calor para un reactor de haz de tubos de contacto, así como a un empleo de la bomba.

El tipo usual de construcción de los reactores de haz de tubos de contacto está constituido por un recipiente, que tiene por regla general una forma cilíndrica, en el que está dispuesto un haz, es decir una pluralidad de tubos de contacto en una disposición usualmente vertical. Estos tubos de contacto, que pueden contener, en caso dado, catalizadores soportados, están fijados herméticamente con sus extremos en platos de tubos y desembocan, respectivamente, en una cúpula, que está unida con el recipiente en el extremo superior y, respectivamente, en el extremo inferior. A través de estas cúpulas se aporta y, respectivamente, se evacua la mezcla de la reacción, que pasa a través de los tubos de contacto. A través del recinto, que rodea a los tubos de contacto, se conduce un circuito cerrado de medio intercambiador de calor con objeto de compensar el balance térmico, especialmente en el caso de las reacciones con un fuerte tono térmico.

Con relación al circuito cerrado del medio intercambiador de calor, es conocido llevar a cabo en cada sección horizontal del reactor una distribución de la temperatura ampliamente homogénea del medio intercambiador de calor, con objeto de que participen todos los tubos de contacto, de la manera más uniforme posible, en los fenómenos de la reacción (por ejemplo la publicación DE-B-16 01 162). La nivelación de la distribución de la temperatura sirve para llevar a cabo el aporte de calor y, respectivamente, para llevar a cabo la disipación del calor a través de, respectivamente, los conductos anulares externos, que están dispuestos respectivamente sobre los extremos del reactor, con una pluralidad de aberturas en la camisa, tal como se ha descrito, por ejemplo, en la publicación DE-B-34 09 159.

Se consigue otra mejora de la transmisión del calor por medio del montaje de placas deflectoras que dejan libre, alternativamente, una sección transversal de paso en el centro del reactor y en el borde del reactor. Una disposición de este tipo es adecuada, de manera especial, para los haces de tubos dispuestos en forma de anillo con una cavidad central libre y es conocida, por ejemplo, por la publicación GB-B31 01 75. Los placas desviadoras conducen a una afluencia transversal de los tubos de contacto lo con cual tiene como consecuencia un aumento de las velocidades de flujo y de la transmisión del calor.

En los reactores de gran tamaño con un número de tubos de contacto comprendido aproximadamente entre 10.000 y 50.000, de manera especial comprendido aproximadamente entre 15.000 y 33.000, que están equipados adicionalmente con placas deflectoras, la pérdida de presión del medio intercambiador de calor es comparativamente muy elevada.

De manera conveniente, en los reactores de este tipo se dispone el sistema de bombeo entre el conducto anular superior y el conducto anular inferior, siendo aportado el medio intercambiador de calor en la sección inferior del reactor, por ejemplo a través de un conducto anular.

Si la fusión salina fuese bombeada directamente en la parte superior del reactor o en el conducto anular superior, la altura manométrica necesaria, comprendida entre 4 y 5 metros, requeriría un sistema de bombeo técnicamente desfavorable y propenso a sufrir averías, entre otras cosas debido a que las empaquetaduras de los árboles de la bomba son complicadas, a que los árboles de la bomba tienen una mayor longitud, así como a que se produce un mayor aporte de calor a través del árbol de la bomba en la suspensión inferior del motor. Por otra parte, las alturas manométricas, que han sido citadas más arriba, requieren un recipiente de regulación de la fusión salina dispuesto en un nivel elevado, lo cual no es deseable por motivos de seguridad. La presión completa de bombeo sería aplicada sobre la empaquetadura de los árboles.

El aporte del medio intercambiador de calor por el extremo superior del reactor, es decir en corriente paralela con respecto a la mezcla de la reacción, que es alimentada a los tubos de contacto, igualmente por el extremo superior del reactor, es ventajosa, como se sabe, para llevar a cabo la conducción de la reacción (véase la publicación DE-A-44 31 449).

La conducción en corriente paralela tiene ventajas con respecto a la forma de trabajo a contracorriente, tales como un mayor caudal, menores temperaturas de los puntos calientes del catalizador, aumento deseado de la temperatura del medio intercambiador de calor en el sentido dirigido hacia la reacción final en los tubos de contacto, una buena uniformidad de la temperatura del medio intercambiador de calor a través de la sección transversal del reactor, es decir una buena estratificación horizontal de la temperatura, un estado de funcionamiento inequívoco a través de la altura del recinto del tubo de contacto como consecuencia de la ausencia de una retroalimentación por parte del medio intercambiador de calor.

Sin embargo, una conducción en corrientes paralelas de la mezcla de la reacción y del medio intercambiador de calor, tal como se ha descrito en la publicación DE-A-44 31 449, choca con las dificultades que han sido citadas más arriba con respecto al sistema de bombeo en tanto en cuanto el medio intercambiador de calor sea aportado por la sección superior del reactor, por ejemplo directamente a través de un conducto anular superior, y sea evacuado por la sección inferior del reactor, por ejemplo directamente a través de un conducto anular.

Se conoce por la publicación DE 198 367 92 el aprovechamiento del recinto situado entre el conducto anular superior y el conducto anular inferior, en un reactor de haz de tubos de contacto, para llevar a cabo el aporte del medio intercambiador de calor para con objeto de verificar la desviación del mismo, pudiendo estar combinada la ventaja de una conducción en corrientes paralelas del medio intercambiador de calor y de la mezcla de la reacción, con el acreditado sistema de bombeo, con el aporte del medio intercambiador de calor hacia el conducto anular inferior. Con esta finalidad se ha propuesto disponer respectivamente una pared intermedia, que tiene forma de camisa cilíndrica, en el conducto anular superior así como en el conducto anular inferior, cuya pared intermedia separa a este conducto anular respectivamente en un conducto anular interno y en un conducto anular externo. El medio intercambiador de calor es aportado al conducto anular externo inferior, que fluye a través de una sección comprendida entre el conducto anular superior y el conducto anular inferior, con la que está conectada el conducto anular superior interno, desde aquí, de forma conocida, a través de aberturas de la camisa hasta el recinto que rodea a los tubos de contacto, formándose un flujo en forma de meandros por medio de placas deflectoras. El medio intercambiador de calor abandona el recinto que rodea a los tubos de contacto a través de aberturas de la camisa, en la parte inferior del reactor y penetra en el conducto anular interno inferior. Este conducto está unido, a su vez, a través de la sección comprendida entre el conducto anular superior y el conducto anular inferior y con el conducto anular externo superior.

En la publicación JP/A 59 138 794 se ha descrito una bomba en circuito cerrado con una desviación de la corriente líquida en la carcasa de la bomba con el fin de acortar la longitud de la bomba y con el fin de reducir el peso de la bomba. La corriente líquida es aspirada por medio de tubuladuras en la sección inferior de la carcasa de la bomba, es desviada por medio de pantallas, es conducida hacia abajo por medio de un propulsor a través de un tubo distribuidor interno y es liberada a través de una abertura inferior.

Frente a esto, la tarea de la invención consistía en otra solución para el problema, especialmente sencilla desde el punto de vista de la tecnología de fabricación, empleándose el medio intercambiador de calor ciertamente con una disposición de bombeo usual es decir con transporte hacia abajo, debiéndose verificar, sin embargo, la entrada del medio intercambiador de calor en el recinto intermedio, que está comprendido entre los tubos de contacto de un reactor de haz de tubos de contacto, que está dispuesto en posición vertical, por la sección superior del mismo. La problemática citada debería ser resuelta de forma sencilla, especialmente sin modificaciones del reactor de haz de tubos de contacto propiamente dicho.

La solución...

1. Bomba (1) con un tubo distribuidor de la bomba (13) para llevar a cabo el transporte de un medio intercambiador de calor (6) para un reactor con un haz de tubos de contacto (2), cuyo eje longitudinal está dispuesto en posición vertical, con aporte del medio intercambiador de calor (6) en la sección superior del reactor en el recinto intermedio, que está comprendido entre los tubos de contacto (2) y con evacuación del medio intercambiador de calor (6) a partir de la sección inferior del reactor, de manera preferente, a través de un conducto anular (25, 26) respectivo, presentando la bomba (1) una carcasa (14), que rodea al tubo distribuidor de la bomba (13), con una abertura (15) en la parte inferior de la carcasa (14), a través de la cual penetra en la carcasa (14) el medio intercambiador de calor (6), que es evacuado desde la sección inferior del reactor por medio de la bomba (1), dicho medio fluye hacia arriba en la sección, que está comprendida entre la pared interna de la carcasa (14) y la pared externa del tubo distribuidor de la bomba (13), en caso dado a través de un intercambiador de calor (18), dicho medio penetra, a través de una abertura (16), que está situada en la sección superior del tubo distribuidor de la bomba (13), en el recinto interno del tubo distribuidor de la bomba (13), recorriéndolo desde abajo hacia arriba, caracterizada porque el medio intercambiador de calor penetra a continuación, a través de una abertura (17), que está situada en la sección inferior del tubo distribuidor de la bomba (13), en otro recinto intermedio, que está comprendido entre la pared interna de la carcasa (14) y la pared externa del tubo distribuidor de la bomba (13), recorriendo este recinto intermedio desde abajo hacia arriba y penetra en el reactor, a través de una abertura, que está situada en su sección superior, en la sección superior del recinto intermedio, que está comprendido entre los tubos de contacto (2).

2. Bomba (1) según la reivindicación 1, caracterizada porque la bomba (1) transporta al medio intercambiador de calor (6) directamente hasta la sección superior, en el conducto anular (25) superior de un reactor con un haz de tubos de contacto (2).

3. Bomba (1) según la reivindicación 1 o 2, caracterizada porque la bomba es una bomba axial, preferentemente es una bomba de hélice con una hélice (20), que comprende tres o con más aletas.

- 12 4. Bomba (1) según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizada porque la carcasa (14) está configurada con una sección transversal de forma rectangular. 5. Bomba (1) según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizada porque la carcasa (14) está configurada con una sección transversal de forma circular. 5 6. Bomba (1) según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizada porque están dispuestas chapas deflectoras (19) en la carcasa (14) en una o en varias secciones de desviación para el medio intercambiador de calor (6). 7. Bomba (1) según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizada porque está dispuesto un aparato redistribuidor (21) con álabes (22) en el tubo distribuidor 10 de la bomba (13) por debajo de la hélice (20) 8. Bomba (1) según una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizada porque está dispuesto un pivote (23) de guía en el extremo inferior del árbol de la bomba, que gira en un cojinete (24). 9. Empleo de la bomba (1) según una de las reivindicaciones 1 a 8 para 15 llevar a cabo el transporte de un medio intercambiador de calor (6) para un reactor con un haz de tubos de contacto (2) para llevar a cabo la realización de reacciones exotérmicas o de reacciones endotérmicas, de manera especial para llevar a cabo reacciones de oxidación. Siguen cuatro hojas de dibujos.