Procedimiento para la generación uniforme de vapor a partir del calor de escape de una reacción dedeshidrogenación de un alcano,

en donde

.un catalizador de lecho sólido se dispone dentro de uno o varios tubos de reacción en donde se conduce unareacción endotérmica bajo el paso de una corriente de una mezcla de gas reactivo, y

.el o los tubos de reacción son caldeados desde fuera por combustión de un gas calefactor en un hogar, a través delcual los tubos de reacción son guiados para conducir la reacción endotérmica, y limitado, en donde el periodo detiempo no utilizado para la reacción es utilizado para la regeneración del catalizador mediante la transición de un gasconteniendo oxígeno o vapor de agua o bien una mezcla de estos gases, y

.la corriente de gas de escape producida al calentar los tubos de reacción es conducida al exterior del hogar yesta se utiliza en su salida para la generación de vapor al pasar por el generador,caracterizado por que,

.en la corriente del gas de escape después de los tubos a calentar se encuentra por lo menos un quemador auxiliar,con el que se genera una corriente de gas de escape, que no entra en contacto con los tubos a calentar, y por el quela corriente del gas de escape pasando sobre las superficies de intercambio térmico del generador de vapor durantela regeneración aumenta su volumen.

Procedimiento y dispositivo para la generación uniforme de vapor, a partir del calor de escape desprendido por la reacción de deshidrogenación de un alcano

La presente invención se refiere a uno o varios quemadores para la calefacción auxiliar de un reactor situado en el canal de escape de los gases quemados empleados para la conducción de una reacción endotérmica, con la que puede producirse una cantidad prácticamente constante de gas de escape, a cuyo fin el reactor contendrá un generador de vapor que se encuentra a la salida del canal de escape de los humos del hogar y a cuyo fin este quemador puede emplearse como quemador auxiliar para compensar la reducción del gas de escape en el canal de escape del hogar que por lo general se evacua durante la regeneración en la fase de regeneración exotérmica del catalizador empleado. La presente invención se refiere también a un dispositivo que comprende uno o varios quemadores auxiliares, que se disponen en un reactor para la conducción de una reacción endotérmica con su equipamiento necesario, con el que poder controlar la cantidad de gas de escape a la salida del canal para la evacuación de los gases quemados, en el que por otra parte se encuentra un generador de vapor. De este modo se ajusta considerablemente la corriente de vapor extraíble del generador de vapor, lo que siempre supone una ventaja para el funcionamiento de las turbinas o de los compresores. Donde este dispositivo resulta especialmente indicado es para reacciones en las que se realizan las típicas deshidrogenaciones de alcanos.

Un procedimiento corriente para la conducción de hidrogenaciones de alcanos consiste en hacer pasar una mezcla de hidrocarburos que contenga alcanos por un catalizador deshidrogenante con lo que se posibilita una reacción de los alcanos contenidos en la mezcla gaseosa en los correspondientes alquenos. El catalizador se dispone de forma típica en los tubos de reacción orientados en sentido descendente, por los que afluye el gas de reacción por un canal de entrada, de modo que el gas producido que contiene como componente el alqueno que se pretende obtener puede ser extraído a la salida del tubo de reacción. La reacción es endotérmica, por lo cual el tubo de reacción debe ser caldeado desde fuera. Esto tiene lugar generalmente en un reactor que contiene un hogar por el que son conducidos los tubos de reacción, que son caldeados por un gas calefactor. Los tubos de reacción en este caso se aíslan con respecto al hogar. El hogar desemboca en un canal para los gases de combustión en el que el gas de escape calentado es utilizado térmicamente para finalmente ser evacuado por una chimenea.

En el documento WO 2004/039920 A2 se describe una forma típica para la conducción del procedimiento para la deshidrogenación de alcanos con el correspondiente dispositivo al efecto. Una selección de los distintos procedimientos para la deshidrogenación y los catalizadores que se emplean con esta finalidad se encuentran en el documento publicado de F.Buonomo, D.Sonfillipo, F.Trifirö, Manual de catálisis heterogénea, 1ª edición, VHC, Weinheim, 1997 p. 2140 ff y en las citas bibliográficas que se mencionan.

El gas de escape procedente del caldeo se extrae del hogar por los canales de escape para los gases quemados. Por su parte según la forma de realización alcanzan una temperatura de unos 1000ºC. Para permitir seguir utilizando el calor de caldeo de los tubos de reacción, en o bien detrás de la salida del canal para el gas de escape para el gas quemado, se dispone un típico generador de vapor.

La deshidrogenación de alcanos tiene lugar típicamente generando subproductos que tras un determinado periodo de reacción precipitan sobre el catalizador. Con ello desciende el rendimiento de la reacción y la producción de los pretendidos alcanos. Por este motivo la reacción se interrumpe tras un cierto tiempo y cesa el paso o transición del gas de reacción sobre el catalizador. A continuación de esto en una forma típica de realización se conduce un gas que contiene oxigeno sobre el catalizador. De este modo podrán desintegrarse los depósitos que contienen carbono, regenerándose de este modo el catalizador. Tras la regeneración la deshidrogenación del alcano volverá de nuevo a realizarse en el correspondiente tubo de reacción o reactor. El procedimiento se realizará según esta forma de proceder de forma cíclica.

Dado que la deshidrogenación de los alcanos es endotérmica y la regeneración del catalizador es exotérmica, el reactor durante la regeneración recibirá considerablemente menos calor si se compara con el que se tiene que alimentar durante el funcionamiento normal. Generalmente, por su parte, los quemadores durante la fase de regeneración operan con menos gas calefactor.

El documento WO 2007/ 118825 A1 describe un procedimiento para la fabricación de olefinas a partir de hidrocarburos, así como un dispositivo para la realización del procedimiento. Mediante la desconexión del quemador durante la fase de regeneración se interrumpe así mismo, la alimentación de calor en el lecho del catalizador, de modo que para la regeneración por paso de un gas que contenga oxigeno ya no llegará mas calor en el lecho del catalizador, de ahí que el catalizador quedará protegido contra el recalentamiento y el deterioro. Los quemadores para la ejecución del procedimiento disponen de un dispositivo para desconectarse y para volver a funcionar, tras la regeneración vuelven a accionarse mediante un quemador piloto. Tanto el quemador calefactor como también el quemador piloto pueden equiparse con un dispositivo de supervisión. No existen indicaciones de ningún tipo a cerca de la obtención de vapor empleando un generador de vapor y una compensación por la interrupción del caldeo.

En el documento EP 179 322 B1 se describe un procedimiento relativo a la regeneración exotérmica de un catalizador, que es desactivado durante la reacción catalítica endotérmica dentro de un procedimiento discontinuo. Mediante una reducción del rendimiento del quemador hasta por debajo del 50% del rendimiento original, o bien preferentemente, por debajo del 10 % del rendimiento de combustión original, lo que se consigue mediante una reducción de alimentación de los medios calefactores, se alcanza una economía del medio calefactor y aire de combustión. Entre los procedimientos aplicables debe citarse especialmente la deshidrogenación del i-Butano, n-Butano o bien mezclas de ellos. Al emplear varios reactores existe la posibilidad de servirse de estos en régimen alternativo, de modo que en su conjunto no se da ninguna modificación del medio calefactor alimentado, para la corriente de combustión así como ninguna alteración de la carga en el sistema del calor de escape o irradiado. Tampoco esta teoría proporciona indicaciones para obtener vapor mediante la utilización de un generador de vapor

o para la compensación en caso de interrupción del caldeo.

Durante la estrangulación del proceso de caldeo para proceder a la regeneración del catalizador tiene lugar una reducción del flujo de gas quemado o de escape en el generador de vapor, que se halla instalado en el canal del gas de escape. Esto puede ser problemático puesto que el vapor que produce el generador de vapor se utiliza en una forma de realización considerada importante para el accionamiento de un compresor mediante una turbina de vapor. El procedimiento de deshidrogenación se desarrolla de modo que tanto durante la explotación normal como también durante la regeneración se alimente vapor para utilizarse como vapor de turbina. Durante la fase de regeneración la producción de vapor propio es menor. Al mismo tiempo el consumo de vapor para el servicio de regeneración es no obstante de magnitud similar al necesario para el servicio normal. Por ello la cantidad de vapor alimentada durante la fase de regeneración determinará la cantidad de vapor a alimentar para la instalación de deshidrogenación.

Es por ello que se tiene como objetivo crear un procedimiento catalítico endotérmico para la obtención de un alqueno que produzca una cantidad lo mayor posible de gas de escape durante la fase de regeneración para el funcionamiento de un generador de vapor, de modo que permita poner a disposición una cantidad constante de vapor durante todo el ciclo de “producción –regeneración.”

La presente invención pretende también proporcionar un dispositivo para lograr esta finalidad. Este habrá de permitir, así mismo, crear un sistema para establecer una supervisión y un control... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento para la generación uniforme de vapor a partir del calor de escape de una reacción de deshidrogenación de un alcano, en donde .un catalizador de lecho sólido se dispone dentro de uno o varios tubos de reacción en donde se conduce una reacción endotérmica bajo el paso de una corriente de una mezcla de gas reactivo, y .el o los tubos de reacción son caldeados desde fuera por combustión de un gas calefactor en un hogar, a través del cual los tubos de reacción son guiados para conducir la reacción endotérmica, y limitado, en donde el periodo de tiempo no utilizado para la reacción es utilizado para la regeneración del catalizador mediante la transición de un gas conteniendo oxígeno o vapor de agua o bien una mezcla de estos gases, y

.la corriente de gas de escape producida al calentar los tubos de reacción es conducida al exterior del hogar y esta se utiliza en su salida para la generación de vapor al pasar por el generador,

caracterizado por que, .en la corriente del gas de escape después de los tubos a calentar se encuentra por lo menos un quemador auxiliar, con el que se genera una corriente de gas de escape, que no entra en contacto con los tubos a calentar, y por el que la corriente del gas de escape pasando sobre las superficies de intercambio térmico del generador de vapor durante la regeneración aumenta su volumen.

2. Procedimiento para la generación uniforme de vapor a partir del calor de escape de una reacción de deshidrogenación de un alcano según la reivindicación 1 , caracterizado por que, mediante el o los quemadores auxiliares la corriente del gas de escape incrementa su temperatura en las superficies para intercambio térmico del generador de vapor durante la regeneración.

3. Procedimiento para la generación uniforme de vapor a partir de la reacción para la deshidrogenación de un alcano según una de las reivindicaciones desde 1 a 2, caracterizado por que, los quemadores auxiliares están provistos de un dispositivo de regulación y el canal del gas de escape que se caldea con un quemador auxiliar , está provisto de un dispositivo para la determinación de la temperatura, de modo que los quemadores auxiliares pueden regularse en función de la temperatura en el canal del gas de escape.

4. Procedimiento para la generación uniforme de vapor a partir de la reacción para la deshidrogenación de un alcano según una de las reivindicaciones desde 1 a 3, caracterizado por que, los quemadores auxiliares están provistos de un dispositivo de regulación y el generador de vapor que se caldea con el quemador auxiliar esta provisto de un dispositivo para la determinación de la cantidad de vapor, de forma que los quemadores auxiliares pueden ser controlados en función de la cantidad de vapor producido.

5. Procedimiento para la generación uniforme de vapor a partir de la reacción para la deshidrogenación de un alcano según una de las reivindicaciones desde 1 a 4, caracterizado por que, en cuanto al procedimiento endotérmico con el que se regenerará el catalizador se trata de una reacción para la deshidogenación de un alcano, por la que un alcano se transforma en un alqueno bajo emisión de hidrógeno.

6. Procedimiento para la generación uniforme de vapor a partir de la reacción para la deshidrogenación de un alcano según una de las reivindicaciones desde 1 a 5, caracterizado por que, en cuanto al procedimiento endotérmico con el catalizador a regenerar se trata de una reacción para la deshidrogenación de un alcano, por la que un alcano por emisión de hidrógeno se transforma en un alqueno y el hidrógeno en otra fase del proceso a continuación por separado se oxida, durante lo cual tiene lugar otra reacción de deshidrogenación del alcano todavía no transformado hasta ahora.

7. Dispositivo para la generación uniforme de vapor a partir del calor de escape de una reacción para la deshidrogenación de un alcano que comprende

.un reactor con hogar para la conducción de una reacción endotérmica con los tubos de reacción para esta finalidad que se encuentran rellenos de un catalizador,

.una entrada para el gas de reacción y una salida para el gas producido en los tubos de reacción,

.uno o varios quemadores principales, que no han de entrar en contacto con el catalizador ni con el gas de reacción y en donde los tubos de reacción dispuestos en el hogar son caldeados desde fuera,

.en el extremo del hogar existe un canal para los gases e escape, y en el canal de escape se encuentran uno o varios generadores de vapor,

caracterizado por que,

.a la salida del canal del gas de escape siguiendo la corriente del gas de escape detrás de los tubos de reacción a caldear y antes del paso de la corriente por el o los generadores de vapor se han dispuesto uno o varios quemadores auxiliares.

8. Dispositivo para la generación uniforme de vapor a partir del calor de escape de una reacción para la deshidrogenación de un alcano o de una depuración de vapor, según la reivindicación 7, caracterizado por que, el o los quemadores auxiliares están provistos de un dispositivo adecuado para asistir a la ignición.

9. Dispositivo para la generación uniforme de vapor a partir del calor de escape de una reacción para la deshidrogenación de un alcano o de una depuración de vapor, según cualquiera de las reivindicaciones 7 u 8, caracterizado por que, el o los quemadores auxiliares están equipados con un dispositivo de regulación, con el que se regulará la potencia del o de los quemadores auxiliares.

10. Dispositivo para la generación uniforme de vapor a partir del calor de escape de una reacción para la deshidrogenación de un alcano o de una depuración de vapor, según cualquiera de las reivindicaciones 7 a 9, caracterizado por que, el canal para el gas de escape esta provisto de un dispositivo de medida con el que determinar la temperatura del gas quemado en el canal del gas de escape de modo que en función de la cual poder

regular la potencia del o de los quemadores auxiliares.

11. Dispositivo para la generación uniforme de vapor a partir del calor de escape de una reacción para la deshidrogenación de un alcano según cualquiera de las reivindicaciones de 7 a 9, caracterizado por que, los generadores de vapor, que son caldeados por el o los quemadores auxiliares están provistos de un dispositivo de

medida para el volumen de vapor de modo que en función de aquel pueda regularse la potencia del o de los quemadores auxiliares.