Recipiente para contener catalizador en un reactor tubular.

Un portador de catalizador para la inserción en un tubo de un reactor de tubo radial,

comprendiendodicho portador de catalizador:

un contenedor anular para contener catalizador en uso, teniendo dicho contenedor una pared interna perforada quedefine un tubo, una pared externa perforada, una superficie superior que cierra el contenedor anular y una superficieinferior que cierra el contenedor anular;

una superficie que cierra la parte inferior de dicho tubo formado por la pared interna del contenedor anular;una cubierta que se extiende hacia arriba desde la pared externa perforada del contenedor anular desde unaposición en o cerca de la superficie inferior de dicho contenedor hasta una posición por debajo de la ubicación de unsello; y

un sello ubicado en o cerca de la superficie superior y que se extiende desde el contenedor en una distancia que seextiende más allá de una superficie externa de la cubierta.

Recipiente para contener catalizador en un reactor tubular.

La presente invención se refiere a un portador de catalizador para el uso en un reactor tubular. Más particularmente, se refiere a un portador de catalizador para el uso en un reactor tubular en el que se va a llevar a cabo una reacción exotérmica o endotérmica. Aún más particularmente, se refiere a un portador de catalizador para el uso en un reactor para llevar a cabo una reacción exotérmica o endotérmica que comprende una pluralidad de dichos portadores de catalizador.

Los reactores tubulares comprenden tubos, que son normalmente cilíndricos, y que normalmente se llenan de forma aleatoria con partículas de catalizador. Un medio de transferencia de calor se ubicará en el exterior de estos tubos. Durante la operación, gas, líquido, o tanto gas como líquido fluye a través de los tubos por las partículas de catalizador de tal manera que tenga lugar la reacción deseada.

Para muchas reacciones, los efectos de calor de la reacción son moderados. En tales circunstancias se pueden usar tubos de gran diámetro de tal manera que haya un gran volumen de catalizador a través del tubo. Sin embargo, para reacciones más exotérmicas o endotérmicas es necesario que haya una transferencia de calor eficiente a través de la pared del tubo para controlar las condiciones dentro del reactor. Esto significa que se debe reducir el número de partículas de catalizador a través del tubo y por tanto el área en sección transversal del tubo.

Los reactores tubulares en los que tienen lugar reacciones de moderadas a altamente exotérmicas tienen en muchos casos una transferencia de calor limitada. Una desventaja de esto es que los beneficios de catalizadores más activos son difíciles de obtener ya que la productividad incrementada genera cantidades incrementadas de calor que se deben extraer a una tasa que mantenga una temperatura de funcionamiento estable y se evita de ese modo un embalamiento térmico. Cuando la reacción es una reacción de moderada a altamente endotérmica, pueden surgir problemas con el calentamiento incrementado y en algunos sistemas se puede producir un daño en la pared del tubo.

Los reactores conocidos tienen un número de inconvenientes que les hacen inferiores a lo ideal. Un problema que se observa para estos reactores es que con el fin de extraer el calor de reacción de forma efectiva los tubos deben tener un diámetro relativamente pequeño para garantizar que la línea central del tubo permanezca lo suficientemente fría como para evitar el embalamiento térmico en una reacción exotérmica o el enfriamiento por temple en una reacción endotérmica. Ya que los tubos deben ser relativamente pequeños, generalmente de un diámetro interno del orden de 15 a 40 mm, esto incrementa de forma significativa el número y por tanto el peso de los tubos en el reactor necesarios para contener un volumen de catalizador específico y de ese modo limita la productividad de un único reactor de dimensiones y peso de embarque razonables.

Un segundo problema es que las partículas de catalizador deben tener un cierto tamaño y forma y

consistencia de modo que no provoquen una caída de presión indebida para una longitud de tubo apropiada y en general esto lleva al uso de partículas de catalizador más grandes. Esto por sí mismo puede ser problemático cuando la reacción tiene una limitación de masa o de transferencia de calor, o ambas. Mientras que algunos de estos problemas se pueden mitigar garantizando que los sitios activos sólo estén presentes cerca de la superficie de la partícula de catalizador, esto puede limitar la productividad que se puede conseguir ya que los sitios activos 45 disponibles se deben trabajar con más empeño para originar una productividad global razonable que pueda reducir la vida del catalizador.

Es por lo tanto deseable proporcionar un medio para usar tubos con un área en sección transversal más grande con catalizadores en polvo o estructurados con un gran área de superficie o de espuma que operen a 50 productividades elevadas que por lo tanto tengan una salida de calor elevada mientras se mantienen los tubos largos, del orden de 20 m, y una caída de presión aceptable.

La presente invención soluciona los problemas anteriores mediante la provisión de un dispositivo portador de catalizador que está configurado para asentarse dentro del tubo del reactor y que en uso optimiza la 55 transferencia de calor en la pared del tubo de tal manera que se puedan usar tubos más grandes con mayores volúmenes de partículas de catalizador más pequeñas y de tal manera que el reactor se pueda operar a una productividad elevada incluso en reacciones exotérmicas o endotérmicas, y con una caída de presión aceptable.

De ese modo de acuerdo con la presente invención se proporciona un portador de catalizador para la inserción en un tubo de un reactor tubular, comprendiendo dicho portador de catalizador:

un contenedor anular para contener catalizador en uso, teniendo dicho contenedor una pared interna perforada que define un tubo, una pared externa perforada, una superficie superior que cierra el contenedor anular y una superficie 5 inferior que cierra el contenedor anular;

una superficie que cierra la parte inferior de dicho tubo formado por la pared interna del contenedor anular;

una cubierta que se extiende hacia arriba desde la pared externa perforada del contenedor anular desde una 10 posición en o cerca de la superficie inferior de dicho contenedor hasta una posición por debajo de la ubicación de un sello; y

un sello ubicado en o cerca de la superficie superior y que se extiende desde el contenedor en una distancia que se extiende más allá de una superficie externa de la cubierta.

Para evitar dudas, cualquier análisis de orientación, por ejemplo términos como hacia arriba, por debajo, inferior, y similares, para facilitar la referencia, se han analizado con respecto a la orientación del portador de catalizador como se ilustra en los dibujos adjuntos. Sin embargo, el portador de catalizador de la presente invención se podría usar también en una orientación alternativa por ejemplo de forma horizontal. De ese modo los términos se deberían interpretar como corresponda.

El contenedor generalmente estará dimensionado de tal manera que sea de una dimensión más pequeña que la dimensión interna del tubo del reactor en el que se colocará en uso. El sello estará dimensionado de tal manera que interactúe con la pared interna del tubo del reactor cuando el portador de catalizador de la presente invención se halle en su posición dentro del tubo. Se seleccionarán parámetros como la longitud y el diámetro del portador para adaptarse a diferentes reacciones y configuraciones.

En uso en un reactor vertical con flujo descendente, el/los reactante/s fluyen hacia abajo a través del tubo y de ese modo primero entra en contacto con la superficie superior del portador de catalizador. Ya que el sello bloquea 30 el paso del/de los reactante/s alrededor del lado del contenedor, la superficie superior del mismo los dirige hacia el tubo definido por la pared perforada interna del contenedor. El/los reactante/s entonces se introduce en el contenedor anular a través de la pared interna perforada y después pasa radialmente a través del lecho de catalizador hacia la pared externa perforada. Durante el paso desde la pared interna hasta la pared externa, el/los reactante/s entran en contacto con el catalizador y se produce la reacción. El reactante y el producto que no han reaccionado fluyen entonces hacia fuera del contenedor a través de la pared externa perforada. La cubierta que se extiende hacia arriba dirige entonces el reactante y el producto hacia arriba entre la superficie interna de la cubierta y la pared externa del contenedor anular hasta que llegan al sello. Después son dirigidos, por el lado inferior del sello, por encima del extremo de la cubierta y fluyen hacia abajo entre la superficie externa de la cubierta y la superficie interna del tubo del reactor donde tiene lugar la transferencia de calor.

Se entenderá que cuando el reactor es un reactor de flujo ascendente o se halla por ejemplo en una orientación horizontal, la trayectoria de flujo diferirá de la descrita anteriormente. Sin embargo, el principio de la trayectoria a través del contenedor será como se describe.

Generalmente, se apilará una pluralidad de portadores de catalizador dentro de un tubo del reactor. En esta disposición, los reactantes/productos fluyen hacia abajo entre la superficie externa de la cubierta de un primer portador y la superficie interna del tubo del reactor hasta que entran en contacto con la superficie superior y el sello de un... [Seguir leyendo]

1. Un portador de catalizador para la inserción en un tubo de un reactor de tubo radial, comprendiendo dicho portador de catalizador:

un contenedor anular para contener catalizador en uso, teniendo dicho contenedor una pared interna perforada que define un tubo, una pared externa perforada, una superficie superior que cierra el contenedor anular y una superficie inferior que cierra el contenedor anular;

una superficie que cierra la parte inferior de dicho tubo formado por la pared interna del contenedor anular;

una cubierta que se extiende hacia arriba desde la pared externa perforada del contenedor anular desde una posición en o cerca de la superficie inferior de dicho contenedor hasta una posición por debajo de la ubicación de un sello; y

un sello ubicado en o cerca de la superficie superior y que se extiende desde el contenedor en una distancia que se extiende más allá de una superficie externa de la cubierta.

2. Un portador de catalizador de acuerdo con la reivindicación 1 en el que uno o más orificios de drenaje 20 se ubican en la superficie inferior.

3. Un portador de catalizador de acuerdo con la reivindicación 1 o 2 en el que uno o más orificios de drenaje se ubican en la superficie que cierra la parte inferior del tubo.

4. Un portador de catalizador de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3 en el que uno o más medios espaciadores se extienden hacia abajo desde la superficie inferior del contenedor anular.

5. Un portador de catalizador de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4 en el que la superficie superior que cierra el contenedor anular incluye medios para ubicar el contenedor contra un portador de 30 catalizador apilado encima del contenedor en uso.

6. Un portador de catalizador de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5 en el que la cubierta que se extiende hacia arriba está moldeada.

7. Un portador de catalizador de acuerdo con la reivindicación 6 en el que la forma en la cubierta que se extiende hacia arriba es con ondulaciones.

8. Un portador de catalizador de acuerdo con la reivindicación 6 o 7 en el que la forma de la cubierta que se extiende hacia arriba es aplanada hasta una configuración lisa hacia el punto en el que se conecta con el 40 contenedor anular.

9. Un portador de catalizador de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8 que incluye catalizador.

10. Un tubo de reactor que comprende una pluralidad de portadores de catalizador de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9.

11. Un reactor que incluye uno o más tubos de reactor de la reivindicación 10.

12. Un proceso para llevar a cabo una reacción en la que los reactantes se introducen en un portador de catalizador de una cualquiera de las Reivindicaciones 1 a 9, un tubo de reactor de la reivindicación 10, o un reactor de la reivindicación 11.

13. Un proceso de acuerdo con la reivindicación 12 en el que los reactantes pasan radialmente a través 55 de un lecho de catalizador.

14. Un proceso de acuerdo con la reivindicación 12 o 13 en el que la reacción es una reacción exotérmica o una reacción endotérmica.