Un método para fabricar un reactor que comprende: proporcionar una vasija (2) que tiene un eje longitudinal de vasija y una superficie (12) interior de vasija;

introducir en la vasija (2) una estructura (3) que tiene una pluralidad de conductos sustancialmente paralelos, determinado una primera separación media entre la estructura y la superficie (12) interior de vasija, la pluralidad de conductos sustancialmente paralelos teniendo una pluralidad de ejes longitudinales de conducto que no son paralelos al eje longitudinal de vasija; y expandir la estructura (3) hacia la superficie (12) interior de vasija de manera que se define una segunda separación media entre la estructura (3) y la superficie (12) interior de vasija, donde la segunda separación media es menor que la primera separación media para hacer el reactor; donde la estructura (3) comprende al menos dos segmentos (4) complementarios de estructura, y donde la etapa de expandir la estructura comprende insertar un separador (5) entre al menos dos segmentos (4) complementarios de estructura

Antecedentes de la invención

La presente invención se refiere a un reactor y a un método de fabricación de un reactor que contiene una estructura.

Se han descrito reactores que contienen estructuras con catalizador, por ejemplo reactores tubulares empleados en procesos de reformado. Las estructuras comparadas a empaquetados aleatorios como pellets catalizadores, pueden proporcionar una menor pérdida de presión, no son fácilmente solubles y no son propensos a apelmazamiento o rotura. Teniendo en cuenta que usualmente los reactores son calentados o enfriados externamente, otra característica importante del reactor guarda relación con la transferencia de calor entre la fuente/sumidero de calor externo y el fluido procesado dentro del reactor. Dependiendo de la geometría del empaquetado, la transferencia de calor en reactores con empaquetados aleatorios, puede ser mayor que en los reactores con estructuras puesto que el fluido procesado dentro del reactor con empaquetado aleatorio se mueve aleatoriamente entre el centro de la tubería y la pared de la misma.

A partir de WO 01/94006 A2 , es conocido un reactor/intercambiador de calor que tiene una cavidad de vasija de reacción con tubos de reacción. La vasija contiene una estructura interna formada con una lámina plegada de metal

o material similar.

Davidson, Patente de Estados Unidos No. 4,340,501, describe una estructura en una vasija de reactor donde el fluido es puesto en contacto con las paredes de la vasija de forma intermitente pero controlada. Como resultado, Davidson establece que es posible obtener características de flujo suave de las estructuras de panel de nido de abeja con las características de transferencia de calor de lechos particulados.

En la invención según Davidson, el proceso para poner en contacto un fluido con las paredes de una vasija se caracteriza por causar que el fluido fluya alternativamente (a) a través de una estructura dentro de la vasija, y (b) a través de un espacio entre la estructura y las paredes de la vasija. Davidson también describe un aparato para llevar a cabo el proceso que comprende una vasija y una estructura en el interior de la vasija.

Teniendo en cuenta que la transferencia de calor es ciertamente importante, sería deseable incrementar la transferencia de calor entre una fuente/sumidero de calor exterior a la vasija de reactor y el fluido del interior de la vasija.

La presente invención puede ser particularmente útil para un proceso y reactor de reformado con vapor de hidrocarburos en los que los gases procesados comprenden vapor y un hidrocarburo gaseoso o vaporizado y la estructura comprende un catalizador de reformado de vapor de hidrocarburos.

Breve descripción de la invención

Los inventores de la presente invención han descubierto que puede obtenerse un mayor aumento de la transferencia de calor, desde una fuente exterior a la vasija al fluido interior de la vasija, disminuyendo la separación entre la estructura y la pared de la vasija.

Por consiguiente, la presente invención se refiere a un método y un reactor fabricado por tal método, como se define en las reivindicaciones independientes adjuntas a la presente memoria. Las reivindicaciones dependientes definen realizaciones ventajosas de la invención.

La vasija puede ser una tubería de reformado.

Breve descripción de múltiples vistas de los dibujos

Las FIG. 1 (a) y (b) ilustran dos secciones en alzado de una vasija de forma cilíndrica y una estructura.

Las FIG. 2 ilustran, en vista en planta, una primera realización de acuerdo con la invención que tiene una estructura y un retenedor. La FIG. 2a ilustra una estructura retenida por un retenedor de tirante y la FIG. 2b ilustra una estructura expandida y retenedores de tirante separados.

FIG. 3 ilustra, en vista en planta, una vasija y estructura con sección transversal cuadrada.

La FIG. 4 ilustra, en vista en planta, una segunda realización de la invención que comprende una estructura y un separador. La FIG. 4a ilustra una estructura que tiene dos segmentos complementarios de estructura y la FIG. 4b ilustra una estructura expandida con un separador entre los dos segmentos de estructura.

La FIG. 5 ilustra, en vista en planta, otro ejemplo de la segunda realización de la invención que comprende una estructura y un separador. La FIG. 5a ilustra una estructura que tiene cuatro segmentos complementarios de estructura y la FIG. 5b ilustra una estructura expandida con un separador entre los cuatro segmentos de estructura.

La FIG. 6 ilustra, en vista en planta, otro ejemplo de la segunda realización de la invención que comprende una estructura que tiene dos segmentos complementarios de estructura y un separador con forma cilíndrica.

La FIG. 7 ilustra, en vista en planta, otro ejemplo de la segunda realización que comprende una estructura que tiene dos segmentos complementarios de estructura y un separador que tiene forma de barra rectangular.

La FIG. 8 ilustra, en vista en planta, otro ejemplo de la primera realización de la invención que tiene una estructura y un retenedor. La FIG. 8 ilustra una estructura retenida por una brida y la FIG. 8 ilustra una estructura expandida y una brida separada.

La FIG. 9 presenta los resultados de simulaciones por ordenador que muestran el coeficiente de transferencia de calor en función del desplazamiento de la estructura hacia la superficie interior de vasija.

Descripción detallada de la invención

A los efectos de la presente memoria, el término “reactor” se define como un aparato utilizado para llevar a cabo una reacción química.

A los efectos de la presente memoria, el término “vasija” es cualquier medio provisto de paredes es contenido y transportado un fluido.

A los efectos de la presente memoria, el término “estructura” se refiere a medios de guiado de flujo que tiene una pluralidad de conductos sustancialmente paralelos. Por sustancialmente paralelo se entiende paralelo dentro de los límites de las tolerancias de fabricación.

La presente invención se refiere a un método y un reactor fabricado mediante un método que comprende proporcionar una vasija, introducir una estructura en la vasija y expandir la estructura hacia la superficie interior de vasija para hacer el reactor. La vasija tiene un eje longitudinal de vasija y una superficie interior de vasija. La estructura tiene una pluralidad de conductos sustancialmente paralelos que tienen una pluralidad de ejes longitudinales de conducto los cuales no son paralelos al eje longitudinal de vasija. Durante la etapa de introducir la estructura en la vasija, la estructura y la superficie interior de vasija determinan una primera separación media. Después de expandir la estructura hacia la superficie interior de vasija, la estructura y la superficie interior de vasija determinan una segunda separación media que es menor que la primera separación media.

La forma de la sección transversal de la vasija puede seleccionarse de entre varias formas pero es generalmente circular. Dependiendo de la forma de la vasija, el eje longitudinal, que tiene la dirección de la línea principal, puede ser recto o curvo. Con el fin de utilizar eficazmente las características del flujo dentro de la vasija, la vasija tiene una longitud de al menos 3 o al menos 5 veces su anchura. La vasija puede construirse convenientemente mediante materiales conocidos en la técnica.

Las FIGS. 1a y 1b ilustran secciones de un reactor 1 que tiene una vasija 2 con un eje 10 longitudinal y una superficie 12 interior de vasija.

La estructura puede ser de empaquetamiento estructurado (“structured packing”). Entre las estructuras que se pueden utilizar se incluyen paneles de nido de abeja de material cerámico, paneles de nido de abeja de material metálico, laminados de placas y similares. La estructura puede construirse de cualquier material y/o aleación comúnmente utilizados para estructuras, como por ejemplo, cordierita, corindón, aleación de FeCr, serie 300 de acero, Inconel, aluminio, o incluso acero al carbono. Los materiales adecuados que tienen resistencia a la corrosión y propiedades mecánicas para la aplicación para la que está prevista su uso son conocidos en la técnica.

El reactor puede ser de reformado y la vasija puede ser una tubería de reformado de vapor de hidrocarburos.... [Seguir leyendo]

1. Un método para fabricar un reactor que comprende:

proporcionar una vasija (2) que tiene un eje longitudinal de vasija y una superficie (12) interior de vasija; introducir en la vasija (2) una estructura (3) que tiene una pluralidad de conductos sustancialmente paralelos, determinado una primera separación media entre la estructura y la superficie (12) interior de vasija, la pluralidad de conductos sustancialmente paralelos teniendo una pluralidad de ejes longitudinales de conducto que no son paralelos al eje longitudinal de vasija; y expandir la estructura (3) hacia la superficie (12) interior de vasija de manera que se define una segunda separación media entre la estructura (3) y la superficie (12) interior de vasija, donde la segunda separación media es menor que la primera separación media para hacer el reactor; donde la estructura (3) comprende al menos dos segmentos (4) complementarios de estructura, y donde la etapa de expandir la estructura comprende insertar un separador (5) entre al menos dos segmentos (4) complementarios de estructura.

2. Un método para fabricar un reactor que comprende:

proporcionar una vasija (2) que tiene un eje longitudinal de vasija y una superficie (12) interior de vasija; introducir en la vasija (2) una estructura (3) que tiene una pluralidad de conductos sustancialmente paralelos, determinado una primera separación media entre la estructura y la superficie (12) interior de vasija, la pluralidad de conductos sustancialmente paralelos teniendo una pluralidad de ejes longitudinales de conducto que no son paralelos al eje longitudinal de vasija; y expandir la estructura (3) hacia la superficie (12) interior de vasija de manera que se define una segunda separación media entre la estructura (3) y la superficie (12) interior de vasija, donde la segunda separación media es menor que la primera separación media para hacer el reactor; comprimir la estructura (3) antes de la etapa de introducir la estructura en la vasija (2); y retener la estructura mediante un retenedor durante la etapa de introducir la estructura en la vasija (2); donde la etapa de expandir comprende desenganchar el retenedor.

3. El método de la reivindicación 1 ó 2 donde el método comprende adicionalmente:

aplicar un catalizador a la estructura.

4. El método de la reivindicación 1 que comprende adicionalmente:

combinar una pluralidad de placas planas y una pluralidad de placas corrugadas para formar un número (n) de segmentos complementarios de estructura mayor que 2, donde un primer segmento complementario de estructura del conjunto de (n) segmentos complementarios de estructura comprende para ello una primera placa plana de la pluralidad de placas planas y una segunda placa plana de la pluralidad de placas planas, la segunda placa plana paralela a la primera placa plana, donde la primera placa plana define un ángulo con un borde interior más próximo del primer segmento complementario de estructura, donde el ángulo es

**(Ver fórmula)**

;y montar el conjunto de (n) segmentos (4) complementarios de estructura partiendo de la etapa de combinar, formando la estructura (3) antes de introducir la estructura (3) en la vasija (2); donde la etapa de expandir la estructura (3) comprende insertar un separador (5) entre el primer segmento

(4) complementario de estructura y un segundo segmento complementario de estructura a partir del conjunto de (n) segmentos (4) de estructura complementarios.

5. Un reactor fabricado mediante el método de la reivindicación 1, el reactor comprendiendo:

una vasija (2) que tiene un eje longitudinal de vasija y una superficie (12) interior de vasija; una estructura (3) que tiene una pluralidad de conductos sustancialmente paralelos, la estructura estando introducida en la vasija (2) determinado una primera separación media entre la estructura y la superficie

(12) interior de vasija, la pluralidad de conductos sustancialmente paralelos teniendo una pluralidad de ejes longitudinales de conducto que no son paralelos al eje longitudinal de vasija; y la estructura (3) estando expandir hacia la superficie (12) interior de vasija de manera que se define una segunda separación media entre la estructura (3) y la superficie (12) interior de vasija, donde la segunda separación media es menor que la primera separación media para hacer el reactor; donde la estructura (3) comprende al menos dos segmentos (4) complementarios de estructura, y donde la etapa de expandir la estructura comprende insertar un separador (5) entre al menos dos segmentos (4) complementarios de estructura.

6. Un reactor fabricado mediante el método de la reivindicación 2, el reactor comprendiendo: una vasija (2) que tiene un eje longitudinal de vasija y una superficie (12) interior de vasija; una estructura (3) que tiene una pluralidad de conductos sustancialmente paralelos, la estructura estando introducida en la vasija (2) determinado una primera separación media entre la estructura y la superficie

(12) interior de vasija, la pluralidad de conductos sustancialmente paralelos teniendo una pluralidad de ejes longitudinales de conducto que no son paralelos al eje longitudinal de vasija; y la estructura (3) estando expandir hacia la superficie (12) interior de vasija de manera que se define una segunda separación media entre la estructura (3) y la superficie (12) interior de vasija, donde la segunda separación media es menor que la primera separación media para hacer el reactor; donde:

la estructura se comprime antes de la etapa de introducir la estructura en la vasija (2); y la estructura se retiene mediante un retenedor durante la etapa de introducir la estructura (3) en la vasija (2); donde la etapa de expandir comprende desenganchar el retenedor.

7. El reactor de la reivindicación 5 ó 6 donde el método comprende adicionalmente:

aplicar un catalizador a la estructura (3).

8. El reactor de la reivindicación 5 donde el método comprende adicionalmente:

combinar una pluralidad de placas planas y una pluralidad de placas corrugadas para formar un número (n) de segmentos complementarios de estructura mayor que 2, donde un primer segmento complementario de estructura del conjunto de (n) segmentos complementarios de estructura comprende para ello una primera placa plana de la pluralidad de placas planas y una segunda placa plana de la pluralidad de placas planas, la segunda placa plana paralela a la primera placa plana, donde la primera placa plana define un ángulo con un borde interior más próximo del primer segmento complementario de estructura, donde el ángulo es

**(Ver fórmula)**

;y montar el conjunto de (n) segmentos (4) complementarios de estructura partiendo de la etapa de combinar, formando la estructura (3) antes de introducir la estructura (3) en la vasija (2); donde la etapa de expandir la estructura (3) comprende insertar un separador (5) entre el primer segmento

(4) complementario de estructura y un segundo segmento complementario de estructura a partir del conjunto de (n) segmentos (4) de estructura complementarios.