Reactor para una reacción de conversión catalítica.

Reactor para una reacción de conversión catalítica, que comprende,

dentro de un alojamiento de catalizador, unachapa de tubos y una placa perforada de soporte de catalizador que soporta un lecho de catalizador, estando laplaca de soporte del catalizador soportada por una pluralidad de elementos de soporte alargados, estando fijados losextremos superiores de los elementos de soporte alargados a la chapa de tubos, estando colocadas las partículasde catalizador en el lecho de catalizador por fuera de los elementos de soporte alargados, estando fijada la placaperforada de soporte del catalizador a los extremos inferiores de los elementos de soporte alargados y estandodividida la placa perforada de soporte del catalizador en una pluralidad de segmentos de dicha placa perforada desoporte del catalizador colocados uno al lado de otro borde contra borde, en donde cada segmento de la placaperforada de soporte del catalizador está soportado por un elemento de soporte alargado.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/EP2005/013284.

Solicitante: HALDOR TOPSOE A/S.

Nacionalidad solicitante: Dinamarca.

Dirección: NYMOLLEVEJ 55 2800 KGS. LYNGBY DINAMARCA.

Inventor/es: BOE, MICHAEL, ERIKSTRUP, NIELS, THOMSEN,SØREN GYDE.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • B01J8/00 SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES.B01 PROCEDIMIENTOS O APARATOS FISICOS O QUIMICOS EN GENERAL.B01J PROCEDIMIENTOS QUIMICOS O FISICOS, p. ej. CATALISIS, QUIMICA DE LOS COLOIDES; APARATOS ADECUADOS (procedimientos o aparatos para usos específicos, ver las clases correspondientes a los procedimientos o al equipo, p. ej. F26B 3/08). › Procedimientos químicos o físicos en general, llevados a cabo en presencia de fluidos y partículas sólidas; Aparatos para tales procedimientos (procedimientos o dispositivos para la granulación de sustancias B01J 2/00; hornos F27B).
  • B01J8/02 B01J […] › B01J 8/00 Procedimientos químicos o físicos en general, llevados a cabo en presencia de fluidos y partículas sólidas; Aparatos para tales procedimientos (procedimientos o dispositivos para la granulación de sustancias B01J 2/00; hornos F27B). › con partículas inmóviles, p. ej. en lechos fijos.
  • B01J8/38 B01J 8/00 […] › estando el lecho fluidificado dotado de un dispositivo rotativo o bien sometido a una rotación.

PDF original: ES-2397164_T3.pdf

 


Fragmento de la descripción:

Reactor para una reacción de conversión catalítica.

La invención se refiere a un reactor catalítico que está construido para reducir la deformación y la ruptura de los órganos internos del reactor. En particular, se refiere a un reactor con un alojamiento de catalizador mejorado.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN.

En reacciones químicas heterogéneas la reacción química es frecuentemente catalizada por partículas de catalizador sólido. Estas partículas de catalizador están típicamente situadas en lechos de catalizador, y durante el paso de un fluido reactivo por el lecho de catalizador tiene lugar una reacción química, convirtiendo así el fluido reactivo en el producto o mezcla de productos deseados con una composición química diferente de la del fluido reactivo.

El contenido interior de un reactor es conocido con el término de órganos internos del reactor. El lecho de catalizador es mantenido en posición dentro del reactor por unos órganos internos del reactor que permiten el paso de fluido a o desde las partículas de catalizador. Esto se hace comúnmente perforando los órganos internos del reactor en contacto con las partículas de catalizador. La naturaleza de la perforación determina el patrón de flujo de fluido dentro del lecho de catalizador.

Los órganos internos del reactor para mantener el lecho de catalizador en posición son típicamente una placa de soporte de catalizador soportada a lo largo de sus bordes y/o en el lado libre opuesto al lado del catalizador. En algunos casos, no es factible soportar la placa de soporte del catalizador en este lado libre, tal como ocurre, por ejemplo, cuando las partículas de catalizador y la placa de soporte del catalizador experimentan un amplio movimiento debido a la expansión térmica de los órganos internos.

El lecho de catalizador puede tener típicamente una superficie superior libre y una superficie inferior soportada por una placa de soporte de catalizador horizontal con perforaciones. El lecho de catalizador es mantenido en su sitio por las paredes verticales no perforadas del alojamiento del catalizador y por la placa de soporte de catalizador perforada. Entra entonces gas en el lecho de catalizador desde el lado de la superficie superior libre y este gas sale 25 del lecho de catalizador por la placa de soporte de catalizador perforada dispuesta en el fondo del lecho de catalizador. La placa de soporte de catalizador está fijada a lo largo de su borde a la pared vertical del alojamiento de catalizador y no está típicamente soportada desde abajo en su lado libre. Cuando se calienta el reactor, la expansión térmica del lecho de catalizador y de las paredes verticales del alojamiento del catalizador u otros órganos internos del reactor provoca una deformación del lecho de catalizador y de los órganos internos del reactor

en una dirección axial hacia abajo.

Durante el paso del fluido reactivo a través del lecho de catalizador y la placa de soporte del catalizador, el fluido reactivo experimenta una caída de presión y esto, combinado con el peso de las partículas de catalizador en la placa del catalizador, puede provocar una deformación de la placa de soporte del catalizador. Por tanto, existe un límite superior para el área superficial de la placa de soporte cuando la placa de soporte del catalizador está soportada solamente a lo largo de sus bordes. Prosiguiendo con lo anterior, este límite superior demandaría un refuerzo impráctico o antieconómico de la placa de soporte del catalizador, por ejemplo el uso de una placa de soporte de catalizador muy gruesa.

Un método alternativo para soportar la placa de soporte del catalizador consiste en utilizar diversas estructuras de soporte colocadas en el lecho del catalizador y fijadas sobre la placa de soporte del catalizador. Esto permite el uso 40 de placas de soporte de catalizador más grandes en comparación con la fijación de la placa de soporte a las paredes del alojamiento del catalizador. Se pueden utilizar estructuras de soporte tales como montantes fijados sobre la placa de soporte del catalizador. Los montantes son elementos de soporte fijados en un extremo a una primera estructura y en su otro extremo a una segunda estructura, proporcionando soporte a una de las estructuras o a ambas.

Sin embargo, los montantes y las estructuras de soporte similares de esta clase pueden tener diferencias de expansión térmica debido a una distribución desigual de la temperatura en el reactor. Esto provoca efectos de grandes esfuerzos dentro de la placa de soporte del catalizador y en los montantes en la dirección axial, y esto puede conducir a su deformación o ruptura. Las fuerzas experimentadas por estos órganos internos particulares del reactor en la dirección radial son despreciables en comparación con las fuerzas en la dirección axial.

El documento US4195064 describe un reactor catalítico multietapa de construcción interna unificada, en el que las columnas de soporte verticales para las placas de división y las rejillas de soporte del catalizador comprenden una estructura unificada desde la parte alta hasta el fondo del reactor y están sujetas fijamente por sus respectivos extremos a la parte alta y al fondo del reactor. El reactor incluye, además, unas vigas horizontales para soportar una rejilla o malla de soporte del catalizador, estando montadas al menos algunas de dichas vigas para realizar un 55 movimiento con relación a dichas columnas verticales a través de ventanas o aberturas en al menos una porción de dichas columnas.

El documento WO0040329 revela una estructura de soporte de catalizador, por ejemplo para uso en un reactor de oxidación de amoníaco, que comprende una serie de soportes primarios dispuestos por encima de un lecho de catalizador y un conjunto de celosía dispuesto por debajo del lecho de catalizador y sobre el cual descansa el lecho de catalizador, estando dicho conjunto de celosía suspendido de los soportes primarios con ayuda de unos medios de suspensión que se extienden desde el lecho de catalizador. Preferiblemente, la estructura de soporte incluye una disposición de quemador de arranque estático en forma de uno o más tubos perforados adyacentes a los soportes primarios.

El resumen inglés de la solicitud de patente japonesa No. 49010172 revela un aparato de reacción catalítica útil en reacciones catalíticas a alta temperatura para evitar la ruptura de la placa de soporte del catalizador. La placa de soporte del catalizador tiene agujeros y está dividida en una o más regiones y un soportador para la placa de soporte del catalizador. Ambos están sujetos con pernos verticales. La expansión térmica de la placa de soporte del catalizador puede ser absorbida aflojando los pernos entre la placa y su soportador de modo que estos puedan deslizarse uno con relación a otro.

Esta solicitud describe un aparato de reacción catalítica en el que los esfuerzos en la placa de soporte del catalizador se reducen solamente en la dirección radial. No hay mención alguna referente al modo en que se reducen los esfuerzos en la dirección axial.

Por tanto, un objetivo de la invención es proporcionar un reactor catalítico en el que se reducen esfuerzos térmicos sobre los órganos internos del reactor en la dirección axial. Esto a su vez reduce la deformación y la ruptura de los órganos internos del reactor.

BREVE SUMARIO DE LA INVENCIÓN

La invención comprende un reactor catalítico que tiene órganos internos que incluyen una placa segmentada de soporte del catalizador soportada por elementos de soporte alargados, en donde se reducen en la dirección axial los esfuerzos experimentados por los órganos internos del reactor a temperaturas más altas.

La invención comprende un reactor catalítico que tiene las características descritas en la reivindicación 1.

BREVE DESCIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

Las figuras 1, 2 y 3 son diagramas esquemáticos que muestran secciones transversales de la placa segmentada de soporte de catalizador en tres realizaciones diferentes de la invención.

La figura 4 es un diagrama esquemático que muestra una sección longitudinal a través del alojamiento del 30 catalizador con montantes fijados en sus extremos inferiores a la placa segmentada de soporte del catalizador.

La figura 5 es un diagrama esquemático que muestra una sección longitudinal a través del alojamiento del catalizador con tubos fijados por sus extremos inferiores a la placa segmentada de soporte del catalizador.

La figura 6 es un diagrama esquemático que muestra una sección longitudinal a través del alojamiento del catalizador con tubos dobles fijados por sus extremos inferiores a la placa segmentada de soporte del catalizador.

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Reivindicaciones:

1. Reactor para una reacción de conversión catalítica, que comprende, dentro de un alojamiento de catalizador, una chapa de tubos y una placa perforada de soporte de catalizador que soporta un lecho de catalizador, estando la placa de soporte del catalizador soportada por una pluralidad de elementos de soporte alargados, estando fijados los 5 extremos superiores de los elementos de soporte alargados a la chapa de tubos, estando colocadas las partículas de catalizador en el lecho de catalizador por fuera de los elementos de soporte alargados, estando fijada la placa perforada de soporte del catalizador a los extremos inferiores de los elementos de soporte alargados y estando dividida la placa perforada de soporte del catalizador en una pluralidad de segmentos de dicha placa perforada de soporte del catalizador colocados uno al lado de otro borde contra borde, en donde cada segmento de la placa perforada de soporte del catalizador está soportado por un elemento de soporte alargado.

2. Reactor según la reivindicación 1, en el que al menos un segmento adicional de la placa de soporte del catalizador que bordea la pared del alojamiento del catalizador está soportado por esta pared.

3. Reactor según la reivindicación 1, en el que los elementos de soporte alargados tienen una sección transversal cilíndrica o poligonal.

4. Reactor según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que los elementos de soporte alargados son montantes, tubos o tubos dobles concéntricos.

5. Reactor según la reivindicación 4, en el que los tubos son tubos de transferencia de calor.

6. Reactor según la reivindicación 4, en el que los tubos dobles concéntricos contienen catalizador dentro del tubo interior y gas del proceso en la corona circular.

7. Reactor según las reivindicaciones 1 a 3, en el que los segmentos de la placa de soporte del catalizador son de forma poligonal.

8. Uso del reactor según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7 en una reacción de reformación por vapor de agua.


 

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