ES2262130T3 - Procedimiento y dispositivo para inyectar oxigeno con circulacion radial del catalizador. - Google Patents

Abstract

Procedimiento para inyectar oxígeno en un reactor de síntesis, por ejemplo para la oxidehidrogenación, con circulación esencialmente radial de la mezcla gaseosa a través de un paquete catalizador, caracterizado porque el oxígeno se alimenta en forma pura, como aire o mezclado con gas inerte o vapor de agua, a un sistema distribuidor anular, y desde una multitud de aberturas de salida en el sistema de distribuidor anular, se rocía con toberas, con un ángulo distinto de la perpendicular, sobre la superficie del catalizador.

Description

Procedimiento y dispositivo para inyectar oxígeno con circulación radial del catalizador.

La invención se refiere a un procedimiento y a un dispositivo para inyectar oxígeno en un reactor de síntesis, por ejemplo, para la oxidehidrogenación, con circulación esencialmente radial de la mezcla gaseosa a través de un paquete catalizador.

Hay una serie de procedimientos catalíticos en los que a un reactor se alimenta oxígeno adicional, al gas a tratar, por ejemplo, en la llamada oxidehidrogenación de propano o butano, agregando el oxígeno en los reactores de oxidehidrogenación al gas que irrumpe, antes de la entrada en el catalizador. Se ha mostrado que, en especial, el entremezclado irregular con oxígeno, del gas que irrumpe en el catalizador, conduce a resultados insatisfactorios, sea que, por ejemplo, se llegue a la formación de hollín por fuera del catalizador, sea por la insuficiente ganancia de material valioso, por ejemplo, de la ganancia en propileno.

Aquí interviene la invención cuya misión es mejorar claramente el mezclado y entremezclado del oxígeno, antes de la entrada en el catalizador, en especial para el procedimiento de oxidehidrogenación.

Con un procedimiento del tipo señalado en el preámbulo, se resuelve esta misión según la invención, haciendo que el oxígeno se alimente en forma pura, como aire o mezclado con gas inerte o vapor de agua, a un sistema distribuidor anular, y desde una multitud de aberturas de salida en el distribuidor anular, se rocíe con toberas, con un ángulo distinto de la perpendicular, sobre la superficie del catalizador.

Se ha mostrado que gracias a esta forma de proceder, se consigue un entremezclado dentro de un tiempo muy breve < 100 ms, de manera que se minimizan, el tiempo de reacción en zonas con concentraciones de oxígeno superiores a las estequiométricas, y las reacciones no catalíticas. Puesto que el mezclado tiene lugar en el espacio libre, y la mezcla rica en oxígeno no tiene contacto ninguno con paredes o con el catalizador, se minimiza el deterioro de materiales por el oxígeno rociado con toberas.

Acondicionamientos de la invención se deducen de las reivindicaciones secundarias.

En cada caso según el diseño del reactor, puede ser conveniente efectuar el rociado con toberas, del oxígeno, desde una superficie cilíndrica en el interior del lecho del catalizador, en la dirección hacia la pared del reactor. Aquí según el modo de proceder según la invención, se puede prever, el rociado con toberas mediante una multitud de tubos paralelos con las aberturas de salida, que forman una superficie axial cilíndrica interior.

Un acondicionamiento especialmente apropiado consiste según la invención en que el rociado con toberas del oxígeno, se lleva a cabo en una superficie axial cilíndrica, unos 50 a 300 mm delante de la pared interior cilíndrica del lecho del catalizador, que asegura un tiempo de permanencia del oxígeno \leq 1 segundo en el espacio delante del lecho del catalizador. El tiempo de permanencia puede ascender aquí a 100 ms, de preferencia \leq 15 ms.

Para la solución de la misión impuesta, la invención prevé también un dispositivo que se distingue por un dispositivo anular con una multitud de tubos provistos con aberturas de salida, que forman una superficie cilíndrica interior, delante de la superficie cilíndrica interior del lecho del catalizador, estando configuradas las aberturas de salida para la salida del oxígeno, en un ángulo distinto de la perpendicular, sobre la superficie cilíndrica del catalizador.

En un acondicionamiento ventajoso puede estar previsto que las aberturas de salida de gas, estén alineadas en secuencia alternativa para formar aberturas contiguas de salida de un tubo anular contiguo, pudiendo presentar las aberturas contiguas de salida de gas, diferentes direcciones de salida de la corriente.

Otro acondicionamiento ventajoso de la invención, consiste en que las aberturas de salida de gas estén configuradas como taladros o toberas.

Respecto al estado actual de la técnica, se cita en este punto alguna bibliografía. Así, el documento DE-43 33 372-A que hace público un procedimiento de preparación de olefinas a partir de mezclas gaseosas que contienen metano, el documento DE-32 40 089-A
o el US-5 935 489, que muestra un procedimiento y un dispositivo para la preparación de gas de síntesis, con oxidación parcial, o las memorias de patente
US-2 518 583, 2 809 981 ó 2 954 281. Del documento US-2 584 391 se saca el rociado con toberas de un reactante en direcciones distintas de la perpendicular, para obtener un contacto más efectivo entre partículas sólidas y gaseosas en un lecho fluidificado de un reactor. Respecto al estado actual ulterior de la técnica, todavía pueden citarse los documentos US-2 632 692, US 3 208 833, los documentos GB-2 065 492-A o el documento EP-0 364 664-B.

Otras notas características, particularidades y ventajas de la invención, se deducen sobre la base de la descripción siguiente, así como de la mano del dibujo. Este muestra en la

figura 1, una representación muy simplificada de un dispositivo según la invención.

figura 2, un detalle aumentado en la zona del catalizador con la afluencia de gas ilustrada, así como en la

figura 3, un corte transversal del reactor en la zona del catalizador.

El reactor de oxidación, designado en general con 1, representado esquemáticamente en corte en la figura 1, presenta un tubo 2 de entrada de gas que atraviesa concéntricamente un catalizador 3 hasta una cubierta 10 superior, estando configurado un domo 4 de gas en la zona superior del reactor 1. En el domo 4 de gas está previsto un distribuidor 5 anular para oxígeno en estado puro, como aire o mezclado con gas inerte o vapor de agua, estando equipado este tubo 5 anular con una multitud de tubos 7 que miran verticalmente hacia abajo, y provistos con aberturas 6 de salida. Las aberturas 6 de salida están dispuestas de manera que cada uno de los chorros de gas incida en la superficie interior cilíndrica del catalizador, con un ángulo distinto de la perpendicular, lo cual está representado en las figuras 2 y 3 mediante flechas pequeñas.

En la figura 1, la entrada de O_{2} ó de gas en el distribuidor 5 anular, está ilustrada mediante flechas 8, la salida de gas del reactor, con una flecha 9.

El recorrido de la corriente del gas que fluye a través del reactor, con el oxígeno adicional, está ilustrado en la figura 2 con una flecha 11 de trazos.

Naturalmente el ejemplo descrito de realización de la invención, puede modificarse todavía de muchas maneras, sin abandonar la idea básica, en especial pueden elegirse los ángulos de incidencia, en cada caso según el tipo constructivo del reactor, incluso de manera distinta que la representada. También puede ser conveniente en determinados casos de aplicación, prever la circulación por el paquete catalizador, de fuera hacia dentro. Ciertamente, esto no será siempre necesario en reacciones de oxidación, a causa del aumento de volumen, pero no obstante puede ser ventajoso en algunos casos (altas velocidades espaciales) a causa de la formación de subproductos o similares.

Claims (8)

1. Procedimiento para inyectar oxígeno en un reactor de síntesis, por ejemplo para la oxidehidrogenación, con circulación esencialmente radial de la mezcla gaseosa a través de un paquete catalizador, caracterizado porque el oxígeno se alimenta en forma pura, como aire o mezclado con gas inerte o vapor de agua, a un sistema distribuidor anular, y desde una multitud de aberturas de salida en el sistema de distribuidor anular, se rocía con toberas, con un ángulo distinto de la perpendicular, sobre la superficie del catalizador.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque el rociado con toberas del oxígeno, se efectúa desde una superficie cilíndrica en el interior del lecho del catalizador, en la dirección hacia la pared del reactor.

3. Procedimiento según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque el rociado con toberas se efectúa mediante una multitud de tubos paralelos con las aberturas de salida, que forman una superficie axial cilíndrica interior.

4. Procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el rociado con toberas del oxígeno, se lleva a cabo en una superficie axial cilíndrica, unos 50 a 300 mm delante de la pared interior cilíndrica del lecho del catalizador, que asegura un tiempo de permanencia del oxígeno \leq 1 segundo en el espacio delante del lecho del catalizador.

5. Dispositivo para inyectar oxígeno en un reactor de síntesis, por ejemplo para la oxidehidrogenación, con circulación esencialmente radial de la mezcla gaseosa a través de un paquete catalizador, en especial para la realización del procedimiento según alguna de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por un distribuidor anular con una multitud de tubos (7) provistos con aberturas (6) de salida, y que forman una superficie cilíndrica interior delante de la superficie cilíndrica interior del lecho del catalizador, estando alineadas las aberturas (6) de salida para la salida del oxígeno, en un ángulo distinto de la perpendicular, hacia la superficie cilíndrica del catali-
zador.

6. Dispositivo según la reivindicación 5, caracterizado porque las aberturas (6) de salida de gas, están alineadas en secuencia alternativa para formar aberturas contiguas de salida de un tubo anular contiguo.

7. Dispositivo según la reivindicación 5 ó 6, caracterizado porque las aberturas (6) contiguas de salida de gas, presentan diferentes direcciones de salida de la corriente.

8. Dispositivo según la reivindicación 5 o una de las siguientes, caracterizado porque las aberturas (6) de salida de gas, están configuradas como taladros o toberas.