ES2647603T3 - Procedimiento que usa un sistema neumático de carga densa de catalizador en tubos de bayoneta para reactor intercambiador de reformado con vapor que recurre a un tubo auxiliar para la introducción de partículas sólidas - Google Patents

Procedimiento que usa un sistema neumático de carga densa de catalizador en tubos de bayoneta para reactor intercambiador de reformado con vapor que recurre a un tubo auxiliar para la introducción de partículas sólidas Download PDF

Info

Publication number
ES2647603T3
ES2647603T3 ES13782757.2T ES13782757T ES2647603T3 ES 2647603 T3 ES2647603 T3 ES 2647603T3 ES 13782757 T ES13782757 T ES 13782757T ES 2647603 T3 ES2647603 T3 ES 2647603T3
Authority
ES
Spain
Prior art keywords
tube
particles
auxiliary tube
rigid auxiliary
catalyst
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
ES13782757.2T
Other languages
English (en)
Inventor
Elena Sanz
Robert Beaumont
Christophe Boyer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
IFP Energies Nouvelles IFPEN
Original Assignee
IFP Energies Nouvelles IFPEN
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by IFP Energies Nouvelles IFPEN filed Critical IFP Energies Nouvelles IFPEN
Application granted granted Critical
Publication of ES2647603T3 publication Critical patent/ES2647603T3/es
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/0015—Feeding of the particles in the reactor; Evacuation of the particles out of the reactor
    • B01J8/002—Feeding of the particles in the reactor; Evacuation of the particles out of the reactor with a moving instrument
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/0015—Feeding of the particles in the reactor; Evacuation of the particles out of the reactor
    • B01J8/0025—Feeding of the particles in the reactor; Evacuation of the particles out of the reactor by an ascending fluid
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/0015—Feeding of the particles in the reactor; Evacuation of the particles out of the reactor
    • B01J8/003—Feeding of the particles in the reactor; Evacuation of the particles out of the reactor in a downward flow
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/02—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds
    • B01J8/06—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds in tube reactors; the solid particles being arranged in tubes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2208/00—Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
    • B01J2208/00743—Feeding or discharging of solids
    • B01J2208/00752—Feeding
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2208/00—Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
    • B01J2208/00743—Feeding or discharging of solids
    • B01J2208/00769—Details of feeding or discharging
    • B01J2208/00778—Kinetic energy reducing devices in the flow channel
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J4/00—Feed or outlet devices; Feed or outlet control devices
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/08—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with moving particles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/18—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Devices And Processes Conducted In The Presence Of Fluids And Solid Particles (AREA)
  • Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
  • Catalysts (AREA)

Abstract

Método de carga de partículas de catalizador en un reactor intercambiador de reformado con vapor que consiste en una pluralidad de tubos de bayoneta contenidos en una calandra, estando el catalizador constituido por partículas que ocupan al menos en parte el espacio anular (4) comprendido entre un tubo interno (5) y un tubo externo (6), constituyendo el conjunto de estos dos tubos un tubo de bayoneta, estando la anchura de dicho espacio anular comprendida entre 30 mm y 80 mm, y estando su altura comprendida entre 10 y 20 metros, teniendo dichas partículas de catalizador forma de cilindros con una altura de aproximadamente 10 mm a 20 mm y un diámetro de aproximadamente 5 mm a 20 mm, usando dicho método de carga un dispositivo de llenado denso del catalizador que consiste en: - al menos un tubo auxiliar rígido (7) que penetra en el interior de la zona anular (4) y se mantiene a una distancia de la superficie del lecho en formación comprendida entre 50 y 150 mm, con un diámetro que varía entre 0,5 y 0,9 veces la anchura del espacio anular (4), permitiendo dicho tubo auxiliar rígido (7) introducir las partículas sólidas que hay que cargar en la zona anular (4) y siendo atravesado a contracorriente por un caudal de gas introducido por el tubo interno (5), - estando dicho tubo auxiliar (7) dividido en varios tramos de longitud comprendida entre 50 cm y 200 cm, que se colocan punta con punta al inicio de la carga, luego se retiran progresivamente a medida que se forma el lecho de partículas para mantener la distancia deseada con respecto a la superficie del lecho y estando las partículas de catalizador contenidas en: - una tolva central (1) que permite suministrar las partículas en un pasillo vibratorio o una cinta transportadora (2) que alimenta el tubo auxiliar rígido (7), por medio: - de un embudo (3), por el que fluyen las partículas al interior del espacio anular (4), y estando dicho método de carga densa caracterizado por la sucesión de las siguientes etapas: - el tubo auxiliar rígido (7) se desmonta inicialmente en tramos y se encuentra en el exterior del tubo de bayoneta, estando la tolva (1) llena de sólido, - el tubo auxiliar rígido (7) se introduce progresivamente en la zona anular (4) colocando punta con punta el número de tramos necesarios hasta que su extremo inferior se sitúe a una distancia comprendida entre 50 cm y 100 cm con respecto al fondo de la zona anular (4). - se introduce el caudal de gas adecuado integralmente por el tubo interno (5), 35 - la cinta transportadora o el pasillo vibratorio (2) se pone en marcha para proporcionar un caudal de partículas sólidas comprendido entre 150 kg/h y 500 kg/h y, preferentemente, entre 250 kg/h y 500 kg/h, introduciéndose dichas partículas sónicas en la zona anular (4) por medio de un tubo auxiliar rígido (7), - a medida que se llena la zona anular (4), el tubo auxiliar rígido (7) se sube de la zona anular (4) mediante la retirada de tramos con la ayuda del arrollador externo (10), para respetar una distancia constante con respecto a la superficie del lecho que se constituye progresivamente, estando dicha distancia siempre comprendida entre 50 cm y 100 cm, - el tubo auxiliar rígido (7) se retira con una velocidad equivalente a la velocidad de carga del tubo comprendido entre 0,1 m/min y 0,4 m/min y preferentemente comprendida entre 0,2 y 0,4 m/min. - una vez cargado el tubo de bayoneta y retirado el sistema de carga, el tubo auxiliar rígido (7) se desplaza para la carga del siguiente tubo.

Description

5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
DESCRIPCION
Procedimiento que usa un sistema neumático de carga densa de catalizador en tubos de bayoneta para reactor intercambiador de reformado con vapor que recurre a un tubo auxiliar para la introducción de partículas sólidas
Campo de la invención
La presente invención se sitúa en el campo de la carga de tubos catalíticos usados en reactores tubulares que implementan reacciones altamente endotérmicas o altamente exotérmicas. La presente invención está adaptada, por tanto, al reactor de reformado con vapor de gas natural o de diversas fracciones hidrocarbonadas con vistas a la producción de la mezcla CO+H2 denominada gas de síntesis.
Se pueden distinguir dos grandes familias de reactores de reformado con vapor.
Los reactores en los que el calor lo aporta un conjunto de quemadores situados en el interior del reactor y aquellos en los que el calor lo aporta un fluido caloportador, generalmente los humos de combustión, teniendo lugar dicha combustión en el exterior del propio reactor de reformado con vapor.
Ciertos reactores de este último tipo que en lo sucesivo se denominan reactor intercambiador, recurren a tubos simples. Otros recurren a tubos concéntricos dobles igualmente denominados tubos de bayoneta. Un tubo de bayoneta puede definirse como un tubo interior rodeado por un tubo exterior coaxial al tubo interno, estando generalmente el espacio anular comprendido entre el tubo interior y el tubo exterior lleno de catalizador. En lo que sigue de este texto se hablará de espacio anular o de zona catalítica para designar dicho espacio anular definido por los tubos de bayoneta.
En el marco de la presente invención, el gas natural o de manera más general la carga hidrocarbonada, se introduce por la zona anular según un flujo de arriba hacia abajo, y los efluentes reaccionales se recolectan en la parte central del tubo interno según un flujo de abajo hacia arriba.
La reacción de reformado con vapor del gas natural para la producción de hidrógeno, es muy endotérmica y, por tanto, tiene lugar en hornos o reactores-intercambiadores en el sentido anteriormente definido.
La reacción tiene lugar a temperaturas muy elevadas, habitualmente a 900 °C y bajo presión, habitualmente de 2 a 3 MPa (20 a 30 bares). En estas condiciones, solo una implementación de la reacción en el interior de tubos puede considerarse en condiciones económicamente viables debido a la resistencia mecánica de los materiales.
Los reactores intercambiadores catalíticos están constituidos, por tanto, por una multitud de tubos, habitualmente del orden de 200 a 350 tubos para unidades que producen 100.000 Nm3/h de hidrógeno, estando este conjunto de tubos contenidos en una calandra que recibe el fluido caliente que permite aportar las calorías necesarias para la reacción de reformado con vapor.
Este fluido caliente o fluido caloportador está constituido generalmente por los humos de una combustión que tiene lugar en el exterior del reactor intercambiador.
Por tanto, el catalizador debe instalarse en todos los tubos de reformado con vapor de manera regular de un tubo al otro, con el fin de tener una pérdida de carga idéntica de un tubo a otro.
Esta condición es muy importante para garantizar una buena distribución de los reactivos por el conjunto de los tubos catalíticos y evitar, por ejemplo, que un tubo se alimente menos, lo que podría conllevar un sobrecalentamiento considerable del material que forma el tubo, reduciendo este sobrecalentamiento tanto más la vida útil del tubo.
Asimismo, es importante que ningún espacio vacío, es decir sin catalizador o empobrecido en catalizador, subsista en un tubo, porque de nuevo el tubo podría sobrecalentarse localmente, a falta de reacción catalítica en el interior. Además, cualquier heterogeneidad en la distribución del catalizador en la zona reaccional puede traducirse en un flujo desequilibrado del o de los fluidos reaccionales.
El dispositivo según la presente invención contempla, por tanto, una carga a la vez densa y homogénea entre cada uno de los tubos de bayoneta que forman parte del reactor intercambiador.
Examen de la técnica anterior
Nos limitaremos en este examen al dispositivo de carga de tipo neumático.
La patente FR 2950822 de la solicitante describe una solución para la carga de los tubos de bayoneta con 3 tubos de carga, con frenos mecánicos o frenado neumático. Este método de carga permite una carga densa y uniforme de
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
los tubos bayoneta. Al tratarse de un método “grano a grano”, resulta demasiado lento y poco adaptado para su implementación a escala de un reactor industrial que incluya varias centenas de tubos.
La patente EP1374985 describe un sistema de carga con tubo amovible para la introducción de un flujo de aire a contracorriente que frena la caída de las partículas. Este sistema se aplica a tubos clásicos de reformado con vapor de gas natural, pero no toma en cuenta las peculiaridades de los tubos de bayoneta.
Ninguno de los documentos encontrados se refiere a una aplicación para tubos de bayoneta con carga de una zona anular.
El dispositivo objeto de la presente invención puede definirse, por tanto, como un dispositivo neumático de carga densa de catalizador en la zona anular de los tubos de bayoneta con los que está equipado un reactor intercambiador de reformado con vapor, permitiendo el dispositivo una carga homogénea en cuanto a densidad en cada uno de los tubos del reactor intercambiador respetando un límite de tiempo compatible con los imperativos de un inicio industrial.
Además, en cierto número de casos, el dispositivo según la invención debe poder adaptarse a variaciones de diámetro interior del tubo externo (6), impuestas por las limitaciones mecánicas y térmicas que evolucionan a lo largo del tubo, por tanto, a un cambio de dimensiones de la zona anular. Ningún dispositivo de la técnica anterior toma en cuenta este límite suplementario.
Breve descripción de las figuras
La figura 1 representa el dispositivo usado en el método según la invención en el que se muestra el tubo auxiliar rígido (7) por tramos lo que permite introducir las partículas sólidas en la zona anular (4), así como el sistema de arrollamiento de este último.
Breve descripción de la invención
La presente invención puede definirse como un método que usa un dispositivo neumático de llenado denso del catalizador en un reactor intercambiador de reformado con vapor que consiste en una pluralidad de tubos de bayoneta contenidos en una calandra, incluyendo cada tubo de bayoneta una zona anular al menos parcialmente llena de catalizador. Dicho catalizador está constituido por partículas sólidas que ocupan al menos en parte el espacio anular (4) comprendido entre un tubo interno (5) y un tubo externo (6), constituyendo el conjunto de estos dos tubos el tubo de bayoneta, estando la anchura de dicho espacio anular comprendida entre 30 mm y 80 mm, y estando su altura comprendida entre 10 y 20 metros.
Las partículas de catalizador generalmente tienen forma de cilindros con una altura de aproximadamente 10 mm a 20 mm y un diámetro de aproximadamente 5 mm a 20 mm.
El dispositivo según la presente invención consiste en su versión de base en:
- un tubo auxiliar rígido (7) dividido en varios tramos, que penetra en el interior de la zona anular (4) y se mantiene a una distancia de la superficie del lecho en formación comprendida entre 50 mm y 150 mm, introduciéndose dicho tubo que lleva las partículas sólidas en la zona anular (4) a contracorriente de un caudal de gas de desaceleración por el tubo interno (5),
- siendo dicho tubo auxiliar rígido (7) desmontable en tramos de longitud comprendida entre 50 cm y 200 cm y estando las partículas de catalizador contenidas en
- una tolva central (1) que permite suministrar las partículas en una cinta transportadora o un pasillo vibratorio (2) que alimenta el tubo auxiliar (7), por medio
- de un embudo (3), por el que fluyen las partículas al interior del tubo auxiliar (7).
En función de los caudales de partículas sólidas que hay que cargar, se pueden usar dos o tres tubos rígidos (7) idénticos y que funcionan en paralelo. En lo que sigue del texto cuando se habla del tubo auxiliar rígido (7), se debe entender, por tanto, del o de los tubos auxiliares rígidos (7).
Este grupo de tubos rígidos (7) que trabajan en paralelo puede estar alimentado por una tolva única.
La presente invención consiste pues en un método de carga del catalizador que recurre al dispositivo descrito anteriormente, método que puede describirse por la sucesión de las siguientes etapas:
- el tubo auxiliar rígido (7) se desmonta inicialmente en tramos y se encuentra en el exterior del tubo de bayoneta, estando la tolva (1) llena de sólido,
- el tubo auxiliar rígido (7) se introduce progresivamente en la zona anular (4) por su parte superior añadiendo tramos hasta que su extremo inferior se sitúe a una distancia comprendida entre 50 cm y 100 cm con respecto al fondo del tubo.
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
- se introduce un caudal de gas constante por el tubo central (5), pasa por el espacio anular y sube por el interior del tubo auxiliar, siendo el caudal de gas tal que genera una velocidad en el interior del tubo auxiliar comprendida entre 8 m/s y 14 m/s,
- la cinta transportadora o el pasillo vibratorio (2) se pone en marcha para proporcionar un caudal de sólido comprendido entre 150 kg/h y 500 kg/h y, preferentemente, entre 250 kg/h et 500 kg/h, caudal sólido que se introduce en el tubo auxiliar (4) por medio del embudo (3),
- los granos de sólido se ralentizan en el interior del tubo auxiliar y caen sobre la superficie del lecho en formación que llena la zona anular (4),
- a medida que se llena la zona anular (4), el tubo auxiliar rígido (7) se sube de la zona anular (4) mediante la retirada de tramos, para respetar una distancia constante con respecto a la superficie del lecho que se constituye progresivamente, estando dicha distancia siempre comprendida entre 50 cm y 150 cm,
- el tubo auxiliar rígido (7) se retira con una velocidad equivalente a la velocidad de carga del tubo comprendido entre 0,1 m/min y 0,4 m/min y, preferentemente, comprendida entre 0,2 metro/min y 0,4 metro/min.
- una vez cargado el tubo de bayoneta y retirado el sistema de carga, el sistema de carga se desplaza para la carga del siguiente tubo.
Cuando se usa un grupo de tubos rígidos (7), que funcionan en paralelo, es el grupo de tubos (7) el que se desplaza para alimentar a otro grupo de tubos de bayoneta. Generalmente el gas usado para la implementación del método según la invención, es aire o nitrógeno.
Descripción detallada de la invención
La presente invención puede definirse como un método para la carga densa de un catalizador en el espacio anular (4) de tubos de bayoneta, teniendo cada tubo una altura comprendida entre 10 m y 20 m, un diámetro del tubo externo (6) comprendido entre 250 mm y 150 mm y un diámetro externo del tubo interno (5) comprendido entre 10 y 40 mm.
El espacio anular (4) que contiene el catalizador tiene, por tanto, una anchura característica de aproximadamente 50 mm. En la práctica, según los casos, la anchura característica del espacio anular (4) podrá variar entre 80 mm y 30 mm.
Además, en ciertos casos, el tubo externo (6) tiene un diámetro decreciente de arriba hacia abajo por tramos, lo que significa que la anchura característica del espacio anular (4) disminuye igualmente yendo de arriba hacia abajo.
El dispositivo según la invención permite una adaptación muy fácil a estas variaciones de anchura característica, conservando al mismo tiempo sus rendimientos sobre el conjunto de los tramos.
Los granos de catalizador generalmente tienen forma de cilindros de aproximadamente 10 mm a 20 mm de altura y 5 mm a 20 mm de diámetro.
Uno de los mayores problemas planteados por su carga en tubos de más de 10 metros de longitud es el riesgo de rotura de estos granos si se dejan caer simplemente en caída libre sin ninguna precaución, lo que es una de las soluciones de la técnica anterior para realizar una carga densa. Se admite generalmente que el riesgo de rotura de los granos es notable a partir de una altura de caída de 1 metro.
Otros problemas están relacionados con la propia geometría del espacio catalítico anular, que prohíbe el paso de los sistemas de carga clásicos.
En un caso frecuente en el contexto de la presente invención, cabe tomar en cuenta el tubo interno (5) que atraviesa el tubo externo (6) por la parte superior de la zona anular (4) para permitir una salida totalmente despejada de los efluentes reaccionales.
Por último, como se indica en la técnica anterior, el riesgo de formación de bóveda se acentúa cuando la ratio entre el diámetro del tubo y la dimensión principal de las partículas es inferior a 8, lo que a menudo es el caso en el contexto de la presente invención, ya que la anchura habitual del espacio anular (50 mm) equivale a aproximadamente 4 veces el diámetro característica de las partículas de catalizador.
Un gran límite que debe respetar igualmente el dispositivo de carga es que al hacerse la carga tubo por tubo, debe ser lo suficiente rápido para una implementación industrial, porque un reactor de reformado con vapor que contempla una producción de aproximadamente 100.000 Nm3/h de H2 cuenta aproximadamente de 200 a 350 tubos de bayoneta.
La presente invención describe un sistema de carga de un tubo de bayoneta por medio de un flujo de gas, generalmente aire, a contracorriente de la caída de las partículas, lo que desacelera, por tanto, la caída de dichas partículas evitando de este modo su rotura y permite una carga homogénea y sin bloqueos.
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
La velocidad terminal de caída de los granos considerados es de aproximadamente 14 m/s. Para evitar la rotura de los granos, las partículas deben caer con una velocidad inferior a 3 m/s y preferentemente inferior a 2 m/s.
La velocidad de gas a contracorriente de la caída de las partículas debe estar comprendida entre 11 m/s y 13 m/s para obtener una caída desacelerada de las partículas. La obtención de una velocidad de este tipo en todo el espacio anular (4) necesitaría un caudal de gas muy considerable. La introducción de un caudal de este tipo por el tubo interno (5) de diámetro habitualmente comprendido entre 30 mm y 50 mm puede generar velocidades muy altas en el interior de este tubo, que pueden llegar incluso a un flujo sónico.
En la presente invención, el caudal de gas necesario para la desaceleración conveniente de las partículas se introduce integralmente por el tubo interno (5), pero las partículas sónicas se llevan a la zona anular (4) por medio de un tubo auxiliar rígido (7), cuyo diámetro varía entre 0,5 y 0,9 veces la anchura del espacio anular (4) y más concretamente desde el más pequeño de los espacios anulares (4) en el caso de un tubo con cambio de diámetro interno del tubo externo (6). Este tubo auxiliar rígido (7) está dividido en varios tramos para permitir su descenso al fondo de la zona anular (4) al inicio de la carga y luego su retirada progresiva a medida que se carga dicha zona anular (4). El flujo de gas en el interior del tubo interno (5) es tal que
- por una parte, genera una velocidad en el tubo auxiliar rígido (7) que está comprendida entre 8 m/s y 14 m/s y, preferentemente, entre 11 m/s y 13 m/s.
- por otra parte, genera en la zona anular (4) una velocidad ascendente inferior a la velocidad mínima de fluidificación de las partículas sólidas, comprendida entre 3 m/s y 4 m/s, con el fin de mantener el lecho de partículas en formación en el estado de lecho fijo, pero llevarse las partículas finas que habrían podido generarse durante la carga.
La carga se hace a granel por la abertura superior del o de los tubos auxiliares (7), por medio de una tolva de carga (1) y de un pasillo vibratorio o cinta transportadora (2).
Entre el pasillo vibratorio (2) y el tubo auxiliar rígido (7) se usa un acoplamiento flexible (3) para canalizar las partículas de catalizador impidiendo al mismo tiempo la transmisión de las vibraciones al tubo auxiliar rígido.
El flujo de gas a la salida del tubo auxiliar rígido (7), cargado con partículas finas, pasa a través de un filtro (9) que permite la retención del polvo y la expulsión de un gas limpio (12). Un sistema de estanqueidad (8) asegura el paso del gas solo a través del sistema de carga de sólidos y de filtración (9).
Las variaciones de sección de la zona anular (4) ya no tienen influencia sobre el caudal de aire que hay que introducir por el tubo interno (5) que permanece constante a lo largo de la carga, lo que hace que el presente dispositivo esté particularmente bien adaptado para las geometrías de tubos con variación de dimensiones de la zona anular (4).
Ejemplo según la invención
Se han realizado unos ensayos de carga con el dispositivo neumático usado en el método según la invención en una columna experimental de 1 m de altura, constituida por un tubo interno (5) con un diámetro externo de 42 mm y un diámetro interno de 32,2 mm y por un tubo externo (6) con un diámetro interno de 128,1 mm.
Las partículas de sólido que hay que cargar tienen forma de pequeños cilindros de 1,5 cm de altura y 0,8 cm de diámetro.
El tubo de carga auxiliar (7) tiene una longitud total de 6,2 m y un diámetro de 5 cm. La distancia entre el extremo inferior del tubo auxiliar rígido (7) y la superficie del lecho en formación se mantiene igual a 50 cm durante la carga.
Un caudal de aire de 76,3 m3/h se introduce por el tubo interno de la bayoneta, lo que genera una velocidad de carga en el interior del tubo auxiliar rígido (7) de 10,8 m/s.
La velocidad en el interior del tubo interno (5) de la bayoneta es de 26 m/s.
La velocidad ascendente a través del lecho de partículas sólidas es de 2 m/s, por tanto, inferior a la velocidad mínima de fluidificación.
El dispositivo neumático se eleva en continuo a una velocidad de 0,2 m/min.
Una vez cargado el lecho, la medida de AP se hace con un caudal de aire de 130 Nm3/h.
Después de la descarga, las partículas rotas se aíslan del lote. La tasa de rotura es muy baja, del orden de 0,7 %.
Los resultados de la carga se muestran en la siguiente tabla 1.
La carga obtenida con este sistema es muy satisfactoria, con una muy buena reproducibilidad en términos de pérdida de carga (diferencias con una media de aproximadamente ± 3 %).
El tiempo de carga es de entre 5 y 6 minutos/metro, lo que corresponde a un tiempo de llenado de aproximadamente 5 66 minutos para un tubo de 12 cm (para un caudal de sólido de aproximadamente 180 kg/h).
La densidad de carga es de aproximadamente 970 kg/m3, bastante reproducible en todas las cargas.
Tabla 1: resultados de las cargas con sistema neumático con tubo auxiliar de carga en una maqueta de 1 m.
Tiempo de carga (min) 5'00" 5'42" 6'
Altura de sólido (cm) 98 97 98 Densidad de carga (kg/m3) 968 978 968 Pérdida de carga (mm H2O) 260 266 250 Desviación de la media 0,5 % 2,8% -3,3% Tasa de rotura 0,76% 0,78% 0,69%
Media de pérdida de carga
258,6

Claims (2)

  1. 5
    10
    15
    20
    25
    30
    35
    40
    45
    REIVINDICACIONES
    1. Método de carga de partículas de catalizador en un reactor intercambiador de reformado con vapor que consiste en una pluralidad de tubos de bayoneta contenidos en una calandra, estando el catalizador constituido por partículas que ocupan al menos en parte el espacio anular (4) comprendido entre un tubo interno (5) y un tubo externo (6), constituyendo el conjunto de estos dos tubos un tubo de bayoneta, estando la anchura de dicho espacio anular comprendida entre 30 mm y 80 mm, y estando su altura comprendida entre 10 y 20 metros, teniendo dichas partículas de catalizador forma de cilindros con una altura de aproximadamente 10 mm a 20 mm y un diámetro de aproximadamente 5 mm a 20 mm, usando dicho método de carga un dispositivo de llenado denso del catalizador que consiste en:
    - al menos un tubo auxiliar rígido (7) que penetra en el interior de la zona anular (4) y se mantiene a una distancia de la superficie del lecho en formación comprendida entre 50 y 150 mm, con un diámetro que varía entre 0,5 y 0,9 veces la anchura del espacio anular (4), permitiendo dicho tubo auxiliar rígido (7) introducir las partículas sólidas que hay que cargar en la zona anular (4) y siendo atravesado a contracorriente por un caudal de gas introducido por el tubo interno (5),
    - estando dicho tubo auxiliar (7) dividido en varios tramos de longitud comprendida entre 50 cm y 200 cm, que se colocan punta con punta al inicio de la carga, luego se retiran progresivamente a medida que se forma el lecho de partículas para mantener la distancia deseada con respecto a la superficie del lecho y estando las partículas de catalizador contenidas en:
    - una tolva central (1) que permite suministrar las partículas en un pasillo vibratorio o una cinta transportadora (2) que alimenta el tubo auxiliar rígido (7), por medio:
    - de un embudo (3), por el que fluyen las partículas al interior del espacio anular (4),
    y estando dicho método de carga densa caracterizado por la sucesión de las siguientes etapas:
    - el tubo auxiliar rígido (7) se desmonta inicialmente en tramos y se encuentra en el exterior del tubo de bayoneta, estando la tolva (1) llena de sólido,
    - el tubo auxiliar rígido (7) se introduce progresivamente en la zona anular (4) colocando punta con punta el número de tramos necesarios hasta que su extremo inferior se sitúe a una distancia comprendida entre 50 cm y 100 cm con respecto al fondo de la zona anular (4).
    - se introduce el caudal de gas adecuado integralmente por el tubo interno (5),
    - la cinta transportadora o el pasillo vibratorio (2) se pone en marcha para proporcionar un caudal de partículas sólidas comprendido entre 150 kg/h y 500 kg/h y, preferentemente, entre 250 kg/h y 500 kg/h, introduciéndose dichas partículas sónicas en la zona anular (4) por medio de un tubo auxiliar rígido (7),
    - a medida que se llena la zona anular (4), el tubo auxiliar rígido (7) se sube de la zona anular (4) mediante la retirada de tramos con la ayuda del arrollador externo (10), para respetar una distancia constante con respecto a la superficie del lecho que se constituye progresivamente, estando dicha distancia siempre comprendida entre 50 cm y 100 cm,
    - el tubo auxiliar rígido (7) se retira con una velocidad equivalente a la velocidad de carga del tubo comprendido entre 0,1 m/min y 0,4 m/min y preferentemente comprendida entre 0,2 y 0,4 m/min.
    - una vez cargado el tubo de bayoneta y retirado el sistema de carga, el tubo auxiliar rígido (7) se desplaza para la carga del siguiente tubo.
  2. 2. Método de carga del catalizador según la reivindicación 1, en el que el gas usado es aire o nitrógeno.
ES13782757.2T 2012-10-17 2013-09-24 Procedimiento que usa un sistema neumático de carga densa de catalizador en tubos de bayoneta para reactor intercambiador de reformado con vapor que recurre a un tubo auxiliar para la introducción de partículas sólidas Active ES2647603T3 (es)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1202773A FR2996786B1 (fr) 2012-10-17 2012-10-17 Systeme pneumatique de chargement dense de catalyseur dans des tubes a baionnette pour reacteur echangeur de vaporeformage faisant appel a un tube auxiliaire pour l'introduction des particules solides
FR1202773 2012-10-17
PCT/FR2013/052244 WO2014060672A1 (fr) 2012-10-17 2013-09-24 Système pneumatique de chargement dense de catalyseur dans des tubes a baionnette pour réacteur échangeur de vaporeformage faisant appel a un tube auxiliaire pour l'introduction des particules solides

Publications (1)

Publication Number Publication Date
ES2647603T3 true ES2647603T3 (es) 2017-12-22

Family

ID=47878103

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
ES13782757.2T Active ES2647603T3 (es) 2012-10-17 2013-09-24 Procedimiento que usa un sistema neumático de carga densa de catalizador en tubos de bayoneta para reactor intercambiador de reformado con vapor que recurre a un tubo auxiliar para la introducción de partículas sólidas

Country Status (18)

Country Link
US (1) US9452399B2 (es)
EP (1) EP2908935B1 (es)
JP (1) JP6341919B2 (es)
CN (1) CN104736231B (es)
CA (1) CA2884955A1 (es)
DK (1) DK2908935T3 (es)
ES (1) ES2647603T3 (es)
FR (1) FR2996786B1 (es)
HR (1) HRP20171867T1 (es)
HU (1) HUE037202T2 (es)
LT (1) LT2908935T (es)
NO (1) NO2908935T3 (es)
PL (1) PL2908935T3 (es)
PT (1) PT2908935T (es)
RS (1) RS56554B1 (es)
RU (1) RU2641740C2 (es)
SI (1) SI2908935T1 (es)
WO (1) WO2014060672A1 (es)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3015163B1 (en) * 2014-10-31 2020-09-30 Petroval Process for loading ceramic particles into a vertical reactor
NL2017136B1 (en) * 2016-07-08 2018-01-24 Mourik Int B V Catalyst unloading of tubular reactors
KR102638250B1 (ko) * 2017-04-20 2024-02-19 투베마스터 인코포레이티드 펠릿을 로딩하기 위한 방법
JP6993664B2 (ja) * 2017-04-20 2022-01-13 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構 触媒充填方法

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA1008229A (en) * 1973-04-02 1977-04-12 Uop Inc. Vessel for solids-withdrawal and transport from a superatmospheric pressure system
JP2000237577A (ja) * 1998-12-25 2000-09-05 Toyo Eng Corp 触媒の充填方法および装置
RU2180265C1 (ru) * 2001-03-26 2002-03-10 Институт катализа им. Г.К. Борескова СО РАН Способ и устройство для загрузки частиц в трубу трубчатого реактора
RU2252067C1 (ru) * 2003-10-31 2005-05-20 ООО "Компания Катахим" Способ загрузки катализаторов в реакторы технологических установок
WO2005053833A1 (ja) * 2003-12-01 2005-06-16 Mitsubishi Rayon Co., Ltd. 固定触媒の充填方法
WO2006114241A1 (en) * 2005-04-28 2006-11-02 Haldor Topsøe A/S Loading of catalyst particles in reaction tubes
DE102009039920A1 (de) * 2009-09-03 2011-03-10 Karl-Heinz Tetzlaff Verfahren und Vorrichtung zur Nutzung von Sauerstoff bei der Dampfreformierung von Biomasse
FR2950822B1 (fr) 2009-10-01 2012-02-24 Inst Francais Du Petrole Dispositif de chargement de particules de catalyseur dans des tubes presentant une zone annulaire
JP5150709B2 (ja) * 2010-11-11 2013-02-27 住友化学株式会社 触媒充填機およびそれを用いた触媒の充填方法
LT5866B (lt) * 2010-12-30 2012-09-25 Petras Kruopys Kietų granulių krovimo į vertikalias talpas įrenginys ir būdas

Also Published As

Publication number Publication date
US9452399B2 (en) 2016-09-27
PT2908935T (pt) 2017-11-15
RU2015118132A (ru) 2016-12-10
FR2996786B1 (fr) 2015-10-16
RU2641740C2 (ru) 2018-01-22
EP2908935B1 (fr) 2017-08-30
FR2996786A1 (fr) 2014-04-18
EP2908935A1 (fr) 2015-08-26
WO2014060672A1 (fr) 2014-04-24
JP2016501808A (ja) 2016-01-21
CN104736231B (zh) 2017-03-08
HRP20171867T1 (hr) 2018-01-26
US20150298085A1 (en) 2015-10-22
DK2908935T3 (en) 2017-12-11
RS56554B1 (sr) 2018-02-28
CN104736231A (zh) 2015-06-24
HUE037202T2 (hu) 2018-08-28
SI2908935T1 (en) 2018-01-31
JP6341919B2 (ja) 2018-06-13
PL2908935T3 (pl) 2018-02-28
NO2908935T3 (es) 2018-01-27
CA2884955A1 (fr) 2014-04-24
LT2908935T (lt) 2017-12-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102029127B (zh) 用于将催化剂颗粒装载到具有环形区域的管中的装置
ES2647960T3 (es) Método que utiliza un sistema neumático de carga densa de catalizador en unos tubos de bayoneta para reactor intercambiador de reformado con vapor con un tubo extraíble de llegada de gas
ES2647603T3 (es) Procedimiento que usa un sistema neumático de carga densa de catalizador en tubos de bayoneta para reactor intercambiador de reformado con vapor que recurre a un tubo auxiliar para la introducción de partículas sólidas
RU2630105C2 (ru) Система плотной загрузки катализатора в байонетные трубы для реактора-теплообменника конверсии с водяным паром, использующая съемные спиральные элементы
JP6349317B2 (ja) 水蒸気改質交換器−反応器のためのバヨネット管に触媒を濃密に装填する取り外し可能なディフレクターを用いたシステム
JP6248115B2 (ja) 水蒸気改質交換器−反応器のためのバヨネット管に触媒を濃密に装填する可撓性を有し取り外し可能な減速要素を用いたシステム
KR102638250B1 (ko) 펠릿을 로딩하기 위한 방법
CN101142015A (zh) 源自气态反应物的液态产物以及可选的气态产物的制造