Procedimiento para el acondicionamiento de un catalizador contenido en un reactor de columna de burbujas.

Procedimiento para el acondicionamiento de un catalizador contenido en un reactor de columna de burbujas (B) adecuado para las reacciones de Fischer-Tropsch en fase heterogénea,

que comprende:

a) regular la temperatura y las presiones a valores adecuados para el acondicionamiento, es decir, dentro del intervalo comprendido entre 200 y 230ºC y entre 0,5 y 1,5 MPa;

b) sustituir gradualmente el gas inerte por gas de síntesis, hasta una concentración de gas inerte comprendida entre 5 y 50% en volumen y mantener una presión parcial de agua (coproducto de la reacción de síntesis de Fischer-Tropsch) inferior a 1,0 MPa, preferentemente inferior 10 a 0,5 MPa; c) mantener las condiciones del punto (b) durante 24 a 72 horas;

d) aumentar gradualmente la presión dentro del reactor (B) hasta valores de régimen (0,5 a 5 MPa);

e) reducir gradualmente la concentración de gas inerte a cero hasta las condiciones de régimen; y

f) aumentar gradualmente la temperatura de reacción hasta que se alcancen valores de régimen (200 a 350ºC).

Procedimiento para el acondicionamiento de un catalizador contenido en un reactor de columna de burbujas.

La presente invención se refiere a un procedimiento para el acondicionamiento de un catalizador contenido en reactor de columna de burbujas.

Asimismo, se divulga un procedimiento para la carga de un catalizador en un reactor adecuado para reacciones en fase heterogénea y para el funcionamiento del mismo, combinado con reacciones que tienen lugar en sistemas multifase fluidizados, es decir, un procedimiento para la carga de un catalizador y para el funcionamiento de un reactor en el que las reacciones tienen lugar en sistema multifase, en el que una fase gaseosa, comúnmente constituida por CO y H2, se barbotea en una suspensión de un sólido en forma de partículas (catalizador) en un líquido (comúnmente producto de reacción), según la tecnología Fischer-Tropsch.

La tecnología Fischer-Tropsch es conocida en la bibliografía, para preparar hidrocarburos a partir de mezclas de gas a base de hidrógeno y monóxido de carbono, convencionalmente conocida como gas de síntesis. Un documento que resume los principales trabajos en la reacción de síntesis de Fischer-Tropsch es representado por Sie y Krishna, Appl. CatalysisA: General (1999), 186, 55-70.

La tecnología Fischer-Tropsch se basa generalmente en la utilización de reactores de suspensión, reactores que se utilizan normalmente en relación con reacciones químicas que se llevan a cabo en sistemas multifase en el que una fase gaseosa se barbotea en una suspensión de un sólido en un líquido. En el caso de Fischer-Tropsch, la fase gaseosa consta de gas de síntesis, con una relación molar H2/CO que oscila entre 1 y 3, la fase líquida, a la temperatura de reacción, está constituida principalmente por el producto de reacción, es decir hidrocarburos esencialmente lineales con un número de átomos de carbono elevado y la fase sólida está principalmente representada por el catalizador.

La reacción Fischer-Tropsch es una reacción exotérmica que, para su forma de realización industrial, requiere dispositivos internos de intercambio de calor, para eliminar el calor producido y para controlar las características

térmicas dentro del reactor.

El recorrido de las fases que no están incluidas en las condiciones normales de funcionamiento para las reacciones de Fischer-Tropsch y que son particularmente críticas para los rendimientos del catalizador, son por ejemplo:

- carga;

- puesta en marcha/acondlclonamlento;

- aporte (adiciones posteriores de catalizador);

- parada temporal o definitiva de la sección de reacción;

- nueva puesta en marcha después de la parada temporal.

En la bibliografía científica, por ejemplo, publicada en la solicitud de patente australiana AU 200066518 A1, se describe un procedimiento para tratar, en la fase de carga, un catalizador para las reacciones de Fischer-Tropsch que se realizan en reactores multifase fluidizados y para controlar éstas durante las fases de parada o de nueva puesta en marcha. Asimismo, el documento W003/068715 divulga un procedimiento para la puesta en marcha de un reactor Fischer-Tropsch.

Los solicitantes han descubierto actualmente un procedimiento alternativo al de la técnica conocida, para cambiar un catalizador en un reactor de suspensión con columna de barboteo y procedimientos para la realización de dicho reactor fuera de las condiciones normales de funcionamiento. La descripción de estos procedimientos se efectúa con ayuda de la figura 1 adjunta.

En particular, el objetivo de la presente Invención es proporcionar un procedimiento para el acondicionamiento de un catalizador contenido en un reactor de columna de burbujas (B) tal como se divulga en la reivindicación 1 adecuado para reacciones en fase heterogénea, que comprende:

a) regular la temperatura y las presiones a valores adecuados para el acondicionamiento, es decir, dentro del intervalo comprendido entre 200 y 230°C y entre 0,5 y 1,5 MPa;

b) sustituir gradualmente el gas inerte por gas de síntesis, hasta una concentración de gas inerte comprendida entre 5 y 50% en volumen y mantener una presión parcial de agua (coproducto de la reacción de síntesis Fischer-Tropsch) inferior a 1,0 MPa, preferentemente inferior a 0,5 MPa;

c) mantener las condiciones del punto (b) durante 24 a 72 horas;

d) aumentar gradualmente la presión dentro del reactor (B) hasta valores de régimen (0,5 a 5 MPa);

e) reducir gradualmente la concentración de gas inerte a cero hasta las condiciones de régimen; y

f) aumentar gradualmente la temperatura de reacción hasta que se alcancen valores de régimen (200 a 350°C).

Preferentemente, el caudal de gas inerte del punto (b) es regulado para mantener una presión parcial de agua Inferior a 0,3 MPa.

Asimismo, se divulga un procedimiento para la carga de un catalizador en un reactor de columna de burbujas en suspensión (B) en fase de puesta en marcha, que comprende:

a) incorporar el catalizador, previamente reducido, en una matriz de ceras parafínicas, por ejemplo en forma de pastillas, comprimidos o gránulos, sólidos a temperatura ambiente;

b) fundir y recogerla matriz parafínica (1) en un recipiente (A), mantenido a alta temperatura, junto con un diluyente (2) que es miscible con la matriz parafínica fundida y que está en forma líquida tanto en las condiciones presentes en el recipiente como a temperatura ambiente, distribuyéndose una corriente de gas inerte (3) en dicho recipiente (A) desde el fondo a fin de obtener una suspensión suficientemente homogénea;

c) presurizar el recipiente (A), en el que se ha efectuado la fusión completa de la matriz parafínica, a una presión superior a la del reactor (B) manteniendo el sistema fluídízado por la introducción continua de gas inerte desde el fondo de dicho recipiente;

d) transferir, debido al cambio de presión, la solución diluida (4) desde el recipiente (A) bajo presión al reactor (B), inicialmente vacío, mantenido a una temperatura superior o igual a la presente en el recipiente (A) enjuagado a su vez desde el fondo con gas inerte (5);

e) repetir las etapas (b) a (d) hasta que se alcance el nivel de suspensión en el reactor (B) que es suficiente para alinear el equipo (E) externo opcional previsto para el tratamiento de la suspensión (por ejemplo, desgasificador, separadores líquido-sólido, bombas, etc.);

f) repetir las etapas (b) a (d) hasta que se alcance el nivel normal de suspensión de funcionamiento en el reactor (B) y en el equipo (E) externo opcional previsto para el tratamiento de la suspensión;

g) alimentar el gas de síntesis (6) diluido con un gas inerte a la base del reactor (B).

El gas inerte puede estar constituido, por ejemplo, por nitrógeno o, preferentemente, por gas natural purificado.

El catalizador está englobado en ceras parafínicas en forma de bloques cilindricos, en el que la cantidad de cera comprendida entre 30 y 70% en peso. Cualquier catalizador capaz de ser activo en las reacciones Fischer-Tropsch puede utilizarse en el procedimiento objeto de la presente invención. El catalizador preferido se basa en Co dispersado en un vehículo sólido constituido por al menos un óxido seleccionado de entre uno o más de los siguientes elementos: Si, Ti, Al, Zr o Mg. Los vehículos preferidos son sílice, alúmina o titania y sus mezclas.

El cobalto está presente en el catalizador en cantidades que oscilan entre 1 un 50% en peso, generalmente entre 5 y 35% con respecto al peso total.

El catalizador utilizado en el procedimiento, objeto de la presente invención, puede comprender más elementos adicionales. Puede comprender, por ejemplo, con respecto al total, desde 0,05 hasta 5% en peso, preferentemente desde 0,1 hasta 3%, de rutenlo y desde 0,05 hasta 5% en peso, preferentemente desde 0,1 hasta 3%, de por lo menos un tercer elemento seleccionado de entre los que pertenecen al grupo 3 (reglamento IUPAC). Los catalizadores de este tipo son conocidos en la bibliografía y están descritos, junto con su preparación, en la patente europea n° 756.895.

Más ejemplos de catalizadores son de nuevo a base de cobalto, pero conteniendo, como elemento activador, tántalo en cantidades comprendidas entre 0,05 y 5% en peso, con respecto al total, preferentemente entre 0,1 y 3%. Estos catalizadores se preparan en primer lugar depositando una sal de cobalto en el vehículo Inerte (sílice o alúmina), por ejemplo por medio de la técnica de impregnación en seco, seguida de una etapa de calcinación y, opcionalmente, una etapa de reducción y paslvaclón del producto calcinado.

Un derivado de tántalo (específicamente los alcoholatos de tántalo)... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento para el acondicionamiento de un catalizador contenido en un reactor de columna de burbujas (B) adecuado para las reacciones de Fischer-Tropsch en fase heterogénea, que comprende:

a) regular la temperatura y las presiones a valores adecuados para el acondicionamiento, es decir, dentro del intervalo comprendido entre 200 y 230°C y entre 0,5 y 1,5 MPa;

b) sustituir gradualmente el gas inerte por gas de síntesis, hasta una concentración de gas inerte comprendida entre 5 y 50% en volumen y mantener una presión parcial de agua (coproducto de la reacción de síntesis de Fischer-Tropsch) inferior a 1,0 MPa, preferentemente inferior a 0,5 MPa;

c) mantener las condiciones del punto (b) durante 24 a 72 horas;

d) aumentar gradualmente la presión dentro del reactor (B) hasta valores de régimen (0,5 a 5 MPa);

e) reducir gradualmente la concentración de gas inerte a cero hasta las condiciones de régimen; y

f) aumentar gradualmente la temperatura de reacción hasta que se alcancen valores de régimen (200 a 350°C).

2. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que el caudal de gas inerte del punto (b) es regulado para mantener una presión parcial de agua inferior a 0,3 MPa.