RO117676B1

RO117676B1 - Procedeu si reactor pentru sinteza eterogena, exoterma, a formaldehidei

Info

Publication number: RO117676B1
Application number: RO97-01864A
Authority: RO
Inventors: Giancarlo Sioli
Original assignee: Floriall Holdings Ltd
Priority date: 1995-04-11
Filing date: 1996-04-09
Publication date: 2002-06-28
Also published as: GR3030414T3; EG20942A; MX9707817A; CN1184436A; HUP9802256A2; EP0823863A1; DK0823863T3; EP0823863B1; US5959154A; WO1996032189A1; CA2217347C; ATE177023T1; AR001604A1; EG20743A; HUP9802256A3; CA2217347A1; AU712231B2; DE69601625T2; ZA962804B; BR9604919A

Abstract

Inventia se refera la un procedeu si la un reactor pentru sinteza eterogena, exoterma, a formaldehidei. Procedeul conform inventiei cuprinde etapa de trecere a reactantilor gazosi prin cel putin unuldin paturile catalitice (5a....5e) cu o curgere substantial radiala. Reactorul cuprinde un schimbator de caldura (6), dispus central in reactorul de sinteza (1), si un distribuitor al fluxului gazos sau lichid care contine oxigen, acest distribuitor fiind sustinut in mantaua (2) reactorului, intre cel putin doua paturi catalitice (5a...5e) consecutive. Fluxul de gaz de sinteza, cu miscare practicradiala, permite distributia uniforma a gazului care intra in patul catalitic, asigurand astfel distributia uniforma a temperaturii, si ca urmare, o selectivitate mare a conversiei metanolului in formaldehida si utilizarea optima a masei catalitice. Structura reactorului, conform inventiei, este mai simpla din punct de vedere tehnic si mai compacta, comparativ cu reactoarele cunoscute.

Description

Invenția se referă la un procedeu pentru sinteza eterogenă exotermă, a formaldehidei, cu exces de oxigen, în special. în reactoare de sinteză, care conțin mai multe paturi catalitice adiabatice, conectate în serie. Acest procedeu cuprinde următoarele etape:

- alimentarea reactanților gazoși, care conțin metanol și exces de oxigen, la primul 5 din respectivele paturi catalitice;

- trecerea respectivilor reactanți gazoși prin paturile catalitice, pentru a supune metanolul oxidării parțiale.

Invenția se referă la un reactor pentru sinteza exotermă eterogenă a formaldehidei, prin aplicarea procedeului conform prezentei invenții.

1C în descriere și în revendicări, termenul de “pat catalitic adiabatic” se referă la un pat de catalizator, în care reacția de sinteză are loc la o presiune practic constantă, fără îndepărtarea căldurii.

în domeniul sintezei heterogene exoterme a formaldehidei, există cerința, pe de o parte, a creșterii productivității reactoarelor de sinteză și pe de altă parte, a reducerii riscuri15 lor de explozii, ale reactanților gazoși. care conțin metanol și oxigen în exces, cu menținerea scăzută, în același timp, a consumurilor energetice și a costurilor de exploatare și de investiție.

Pentru realizarea cerințelor menționate, au devenit tot mai acceptate reactoarele tubulare, cu îndepărtarea căldurii, prin trecerea unui lichid de răcire, prin exteriorul tuburilor. 2C Acest tip de reactor, format o'.n mai multe tuburi cu diametru mic. umplute cu catalizator, este foarte complicat de construit și are capacitate de producție, limitată.

în a doua jumătate a anilor ‘80. s-a propus de către Institutul de Cataliză Boreskov, de la Novosibirsk, adoptarea unui procedeu de sinteză a formaldehidei, în care reactanții gazoși, conținând metanol și oxigen în exces, sunt supuși reacției, într-o multitudine de paturi 25 catalitice adiabatice, conectate în serie.

Reactanții gazoși trec prin paturile catalitice, prin curgere axială. între ieșirea dintr-un pat și intrarea în patul următor, fluxul de gaz este răcit, în mod adecvat, prin schimb termic, în schimbătoare de căldură, adecvate.

Procedeul menționat permite folosirea reactoarelor de dimensiuni mari, având capaci30 tate de producție mai mare decât cea a reactoarelor tubulare, convenționale, deoarece este posibilă mărirea spațiului de reacție și a debitului reactanților gazoși și este posibilă îmbunătățirea selectivității reacției de oxidare a metanolului.

Dacă, pe de o parte, această soluție tehnică se dovedește a fi avantajoasă, comparativ cu reactoarele tubulare, pe de altă parte, capacitatea de producție a reactorului de sinteză 35 rămâne limitată de concentrația metanolului conținut în reactanții gazoși, care intră în reactor.

După cum se cunoaște, această concentrație trebuie menținută sub anumite valori, care, în general, nu depășesc 6%-9% în volum, în funcție de concentrația de oxigen, care poate varia între 5 și 21% în volum, pentru a evita posibila formare a amestecurilor explozive 40 sau inflamabile cu oxigenul.

O concentrație relativ scăzută a metanolului este, de asemenea, preferabilă pentru limitarea amplitudinii variațiilor de temperatură în masa catalitică. într-adevăr, la o temperatură peste 300°C, există riscul deteriorării catalizatorului, care are ca efect reducerea timpului total de utilizare a acestuia și o creștere drastică a reacțiilor secundare, nedorite, care 45 conduc la degradarea directă a metanolului sau a formaldehidei produse.

în plus, realizarea unui reactor de sinteză mare, cu debite mari de gaz, de tipul celui elaborat de Institutul de Cataliză Boreskov, implică dificultăți tehnice considerabile, costuri de investiție ridicate și consumuri energetice mari.

Pentru sinteza exotermă a compușilor, ca amoniacul sau metanolul, se cunosc reactoare adiabatice de tip radial sau axial/ radial. Acest tip de reactoare adiabatice sunt descrise, de exemplu, în brevetul GB-A-2122102 sau JP-A-60110328.

RO 117676 Β1 în brevetul GB-A-2122102. se descrie un reactor pentru sinteză catalitică heterogenă și metodă de funcționare a acestuia. Acesta are un coș cu catalizator, compus dintr-un perete exterior perforat, un perete interior perforat și o bază. Toată lungimea axială a peretelui exterior este perforată, peretele interior este perforat pe o lungime axială mai mică decât 55 peretele exterior, și în peretele interior este localizat un schimbător de căldură. Gazul pentru reacție intră pe la vârful reactorului, trece axial și radial prin catalizatorul din coș și reacționează exoterm în acesta. Căldura generată de reacție într-unul din coșuri este extrasă în schimbătorul de căldură, asociat acelui coș, înainte ca gazul să treacă pe un următor coș cu catalizator, în care are loc următoarea reacție. 60 ’ în brevetul JP 60110328, se prezintă un reactor catalitic vertical, utilizat pentru contactarea unui gaz brut cu un catalizator solid pentru a cauza conversia exotermă, de exemplu. la produse ca amoniacul sau metanolul. Carcase cu catalizator sunt plasate într-un spațiu inelar, definit de un container tubular, vertical, al reactorului și unul sau mai multe schimbătoare de căldură, de tip manta-și-tub, plasați coaxial în container. Fiecare carcasă are 65 tuburi circulare, exterioare și intericare, coaxiale cu containerul reactorului, permițând gazului brut să circule radial prin carcasă. Invenția prezintă avantajul conversiei care se efectuează cu pierdere de presiune redusă

Problema tehnică, pe care și-o propune să o rezolve prezenta invenție, este aceea a creșterii capacității de producție a reactoarelor de sinteză a formaldehide: reducând, în 70 același timp, riscul exploziei reactanților gazoși, care conțin metanol și oxigen în exces, cu menținerea scăzută a consumului energetic și a costurilor de investiție și de exploatare.

Această problemă este rezolvată printr-un procedeu de tipul celui menționat anterior, care este caracterizat prin acea că acesta cuprinde faza de trecere a reactanțitor gazoși prin cel puțin unul dintre paturile catalitice, prin curgere substanțial radială, de preferință, de tip 75 centripet.

Fluxul de gaz de sinteză cu mișcare, practic, radială permite distribuția uniformă a gazului care intră în patul catalitic și. aceasta este o caracteristică importantă, care asigură distribuția uniformă a temperaturii și. ca urmare, o selectivitate mare a conversiei metanolului în formaldehidă și utilizarea optimă a masei catalitice. 80 în acest fel, este posibilă obținerea unei creșteri considerabile a capacității de producție a reactorului, fără o creștere a concentrației inițiale de metanol în gazul de sinteză și a riscului de explozie a amestecului metanol/oxigen.

Mai mult, datorită curgerii radiale a reactanților gazoși, în paturile catalitice, este posibil să se utilizeze cât mai bine volumul interior al reactorului și aceasta contribuie la creșterea 85 spațiului de reacție și, ca urmare, a capacității de producție.

în mod avantajos, structura reactorului pentru aplicarea acestui procedeu este mai simplă din punct de vedere tehnic și mai compactă, comparativ cu reactorul care este construit pentru aplicarea procedeului cunoscut din stadiul tehnicii, în temă.

Reactorul pentru aplicarea procedeului conform invenției cuprinde o manta verticală, 90 exterioară, de formă, în principal, cilindrică, mai multe paturi catalitice adiabatice, suprapuse și dispuse distanțat în această manta, cel puțin unul din paturile catalitice conține pereți laterali permeabili la gaz pentru intrarea și ieșirea gazului și un fund impermeabil la gaz, pentru sinteza eterogenă exotermă a formaldehidei.

Conform unui alt aspect al prezentei invenții, procedeul permite realizarea răcirii, cel 95 puțin a unei părți a fluxului de gaze fierbinți, care iese din cel puțin unul din paturile catalitice, prin schimb de căldură într-un schimbător de căldură, dispus în centrul reactorului și care se extinde de-a lungul axei longitudinale a acestuia.

în acest fel, este posibilă optimizarea volumului interior al reactorului prin reducerea, la minimum, a spațiilor dintre paturile catalitice, consecutive. Printr-o astfel de aranjare a 100 spațiului interior al reactorului se mărește capacitatea de producție și, în același timp, structura reactorului este mai compactă și mai simplă.

RO 117676 Β1 într-o realizare preferată a procedeului conform invenției, oxigenul alimentat în reactorul de sinteză este împărțit în cel puțin două porțiuni, fiecare fiind alimentată la paturi catalitice, distincte.

în particular, procedeul conform invenției se referă la faza (etapa) de injectare în fluxul de gaz, care vine de la cel puțin unul din paturile catalitice, ale unui flux lichid sau gazos, care conține oxigen.

Intrarea intermediară a oxigenului în fluxul de gaz, care traversează reactorul, permite obținerea unui dublu avantaj.

Pe de o parte, este posibil să se reducă concentrația de oxigen în fluxul de gaz de reacție, alimentat la primul pat catalitic, permițând creșterea concentrației inițiale de metanol, amestecul celor doi reactanți rămânând sub limita de explozie.

Pe de altă parte, oxigenul porționat astfel în paturile catalitice, permite menținerea catalizatorului în stare de oxidare, pentru protejarea lui de posibile pierderi sie activității. Acest fenomen este, în general, regăsit în faza finală a reacției de oxidare, când concentrația de oxigen scade sub un anumit prag cum ar fi, de exemplu, 3-4% în volum.

în plus, procedeul conform invenției cuprinde, în mod avantajos, faza ce extragere din reactor, a cel puțin unei părți din fluxul de gaz, care vine din cel puțin unu din paturile catalitice.

în acest fel, este posibil să se obțină un flux gazos de formaldehidă, care vine din reactorul de sinteză, practic fără metanol și corespunzător, pentru a fi folosit c rect pentru utilizările cerute, de exemplu, pentru obținerea rășinilor și unul sau mai multe fluxuri gazoase, intermediare, care conțin formaldehidă și metanol, care pot fi folosite pentru prepararea directă a soluțiilor apoase de formaldehidă, în care metanolul, în concentrații de 712%. acționează ca inhibitor de polimerizare.

Caracteristicile și avantajele prezentei invenții sunt prezentate în descrierea exemplului de realizare, care are rolul de a ilustra și nu de a limita prezenta invenție și care este în legătură și cu fig. 1 și 2, care reprezintă:

- fig. 1, vedere a secțiunii longitudinale, a unui reactor de sinteză heterogenă exotermă. a formaldehidei, pentru implementarea procedeului conform invenției;

- fig.2, vedere în secțiune longitudinală, a unei variante de realizare a reactorului din fig.1.

în fig. 1 și 2, numărul de referință 1 indică reactorul pentru sinteza exotermă a formaldehidei la presiune joasă (1-3 bar) și temperatură înaltă (200-350°C).

Reactorul 1 cuprinde o manta tubulară verticală 2, prevăzută, la capete, cu ștuțurile 3 și 4 pentru intrarea reactanților gazoși, preîncălziți în mod corespunzător și, respectiv, ieșirea produșilor de reacție.

Reactanții trec prin reactorul 1. sub forma unei faze gazoase, care conține metanol și oxigen în exces.

în mantaua 2, sunt mai multe paturi catalitice suprapuse 5a-5e, de formă inelară, și un schimbător de căldură 6, dispus în centrul reactorului 1 și care se extinde de-a lungul axei longitudinale, a acestuia.

Paturile catalitice 5a-5e sunt umplute cu catalizator granular pe bază de Fe-Mo. de exemplu, molibdat feric, cu posibilă adăugare de elemente cum ar fi, de exemplu, Mn. Cr, Ti sau Co.

Paturile catalitice 5a-5e conțin pereți laterali, opuși, permeabili la gaz 7 și 8. delimitați, deasupra și dedesubt, printr-un fund inelar 9 impermeabil la gaz și o parte superioară 10, de asemenea, impermeabilă la gaz.

Conform procedeului propus de invenție, reactanții gazoși conținând metanol și oxigen, în exces, sunt trecuți cel puțin prin unul din paturile catalitice 5a-5e cu o curgere. în principal, radială.

RO 117676 Β1 în acest fel, masa catalitică conținută în paturi este izbită, în mod uniform, de fluxul de gaz pentru a se obține o distribuție uniformă a temperaturii și, ca urmare, o selectivitate superioară a conversiei metanolului la formaldehidă și utilizarea optimă a masei catalitice, cu avantajul unei creșteri a capacității de producție a reactorului.

într-o altă realizare a procedeului conform invenției, nefigurat, fluxul gazos, care trece prin paturile catalitice, poate fi de tip axial-radial. în acest caz, partea superioară 10 a paturilor catalitice 5a-5e nu este folosită sau ar putea fi făcută permeabilă la gaz.

Baza 9 a patului catalitic se extinde, la un capăt, la peretele interior al mantalei 2, care definește un spațiu gol 11 pentru intrarea gazului la paturile catalitice 5a-5e.

în unele din paturile catalitice 5a-5d, de exemplu, patul catalitic 5b, fundul 9 se extinde la un prag inelar 12, dispus între patul catalitic 5b și schimbătorul de căldură 6. Se formează astfel un spațiu gol 13 pentru ieșirea gazului din patul catalitic 5b. în comunicare de lichid, prin ștuțul 14, cu schimbătorul de căldură 6 și spațiul gol 11 pentru intrarea gazului în următorul pat catalitic 5c.

La ieșirea din patul catalitic 5e, există o cameră 15 pentru colectarea produșilor de reacție, în comunicare de fluid cu ștuțul 4 pentru evacuarea lor din reactorul 1.

Datorită acestei configurații a reactorului conform invenției, este posibil să se efectueze procedeul conform invenției cu o fază în care gazul de sinteză este trecut prin paturile catalitice 5a-5e cu o curgere, practic, radială, de tip centripet, din exterior spre interiorul reactorului 1.

Gazul de sinteză introdus în reactor, prin ștuțul 3, trece într-un prim spațiu gol 11 și traversează radial primul pat catalitic 5a, apoi este colectat în spațiul gol 13. din care este făcut să treacă, prin ștuțul 14, în spațiul gol 11 pentru intrarea în următorul pat catalitic 5b. Gazul de sinteză trece, în mod similar, prin restul paturilor catalitice 5b-5e de unde este colectat în camera 15 și iese din reactorul 1, prin ștuțul 4 pentru ieșirea gazului.

Reacția de oxidare a metanolului se efectuează în paturile catalitice 5a-5e în faze succesive, în serie, în fiecare dintre acestea, gradul de conversie este limitat la valori, de preferință, nu mai mari de 25% din cantitatea totală de metanol alimentat în reactorul de sinteză 1.

Acest control al gradului de conversie a metanolului, în paturile catalitice individuale, este obținut, în mod avantajos, prin limitarea adecvată a volumului catalizatorului fiecărui pat.

Reacția de sinteză în paturile catalitice 5a-5e are loc în condiții adiabatice, fără îndepărtarea căldurii dezvoltate în timpul trecerii reactanților gazoși, prin masa catalitică. Căldura de reacție produce creșterea temperaturii gazului de sinteză, care iese din fiecare din paturile catalitice 5a-5e.

Creșterea temperaturii amestecului gazos în patul catalitic este proporțională cu cantitatea de metanol oxidat, care este menținută la valori, astfel încât să nu producă temperaturi foarte înalte în patul catalitic, de exemplu, mai mari de 330-350°C, care ar fi dăunătoare desfășurării reacției de conversie a metanolului în formaldehidă și a duratei de utilizare a catalizatorului.

între un pat catalitic 5a-5d și următorul 5b-5e, reactanții gazoși sunt trecuți prin schimbătorul de căldură 6 pe partea mantalei și sunt răciți cu ajutorul schimbătorului de căldură, la o temperatură astfel că reacția de oxidare poate reîncepe spontan, când gazul care conține metanol și oxigen vine în contact cu catalizatorul următorului pat 5b-5e și, în general, această temperatură este între 200 și 250°C.

Schimbătorul de căldură 6 este, în mod avantajos, de tip fascicul de tuburi, care cuprinde mai multe tuburi 16 menținute în poziție fixă de două plăci 17 dispuse la capetele lor.

155

160

165

170

175

180

185

190

195

200

RO 117676 Β1

205

210

215

220

225

230

235

240

Fluidul de răcire, care îndepărtează căldura de reacție, intră în reactorul 1. prin conducta de intrare 19, în comunicare de lichid cu placa inferioară 17, apoi este determinat să treacă prin tuburile 16, după care iese din reactorul 1 încălzit adecvat, prin conducta de ieșire 18, în comunicare de lichid cu placa superioară 17.

în general, fluidul de răcire constă dintr-un mineral diatermic sau ulei sintetic, un amestec de săruri topite, un lichid care se evaporă, cum ar fi Dowterm sau un gaz. De preferință, se folosește apă supraîncălzită sau de evaporare, pentru a obține abur care este util într-o instalație industrială.

Pentru asigurarea fasciculului de țevi, cu țevi 16 de tip cu aripioare, dimensiunile schimbătorului de căldură 6 pot fi reduse considerabil, ceea ce are, ca avantaj, un spațiu de reacție mai mare și ca urmare o creștere a capacității de producție a reactorului de sinteză.

Fluxul de gaz care iese din ultimul pat catalitic 5e nu este răcit, ci este alimentat la temperatura lui maximă, pentru a preîncălzi gazul proaspăt, care se alimentează la primul pat catalitic 5a. Schimbul termic între fluxul de gaze fierbinți și reactanții gazoși reci poate avea loc într-un schimbător de căldură sau un preîncălzitor, de tip cunoscut și de aceea nefigurat, dispus în exteriorul mantalei 2 sau în interiorul ei.

Ca variantă, în interiorul reactorului conform invenției, poate fi dispus un singur schimbător de căldură 6, care se extinde central de-a lungul tuturor paturilor catalitice 5a-5e, pentru răcirea fluxului de gaze fierbinți, care provine din acestea.

într-o altă variantă (nefigurată · schimbătorul de căldură poate fi dispus in exteriorul mantalei 2. în acest caz fluxul gazului de sinteză prin paturile catalitice va fi, de preferință, de tip radial de la interior spre exterior.

în mod avantajos, reactorul 1 conform invenției conține un distribuitor, nefigurat, al fluxului gazos sau lichid, conținând oxigen și susținut în manta, între cel puțin două paturi catalitice 5a-5e consecutive.

Aceste distribuitoare sunt dispuse între două paturi catalitice, consecutive, lângă spațiul gol 11, pentru intrarea gazului.

în acest fel, este posibilă implementarea procedeului conform invenției cu o fază suplimentară de îmbogățire a fluxului de gaz, care trece prin reactorul 1 cu abur conținând oxigen, de exemplu, aer. Procedând în acest fel, este posibil să se facă o dozare optimă de oxigen, în fluxul de gaz care traversează reactorul 1, făcând posibilă o creștere atât a cantității totale a metanolului alimentat în reactor, cât și a concentrației inițiale de metanol. în gazul de sinteză alimentat la primul pat catalitic. în plus, se obține o oxidare constantă a catalizatorului conținut în paturile catalitice 5a-5e.

Oxigenul alimentat în gazul de sinteză în formă gazoasă are, de preferință, o temperatură între 0 și 250°C.

în mod avantajos, oxigenul este alimentat în gazul de sinteză sub formă lichidă, pentru a îndeplini funcția auxiliară de îndepărtare a căldurii din fluxul de gaz, care vine din patul catalitic, pentru a-l răci.

Prezența acestei răciri permite reducerea sau chiar eliminarea schimbătorului de căldură 6.

De preferință, fluidul care conține oxigen este alimentat la intrarea penultimului pat catalitic 5d și/sau la intrarea ultimului pat catalitic 5e.

Numărul și aranjarea distribuitoarelor în mantaua 2 pot fi variabile, în funcție de cerințele specifice ale reactorului de sinteză.

Fig.2 prezintă o realizare preferată a reactorului din fig. 1.

Conform acestei realizări, între cel puțin două paturi catalitice consecutive sunt prevăzute elemente pentru extragerea din reactorul 1 a unei părți din fluxul gazos, care traversează paturile catalitice și care conține formaldehidă și metanol.

245

RO 117676 Β1 în exemplul din fig.2, aceste elemente cuprind o conductă 20 pentru ieșirea gazului, susținute în mantaua 2 între paturile catalitice 5d și 5e.

în acest fel, este posibilă implementarea procedeului conform invenției, cu faza suplimentară de extragere a formaldehidei, progresiv, pe măsura formării acesteia în paturile catalitice 5a-5e.

Datorită acestei faze a procedeului conform invenției, este posibilă obținerea unui flux de gaz, care iese din reactorul de sinteză, practic fără metanol, și fluxuri de gaz care vin din zonele intermediare ale reactorului care conțin formaldehidă și metanol, și care pot fi folosite pentru prepararea directă a soluțiilor apoase stabilizate de formaldehidă.

în mod avantajos, faza de adăugare a unui flux care conține oxigen și faza de extragere intermediară a unui flux care conține formaldehidă se efectuează în același reactor de sinteză în aval de unu sau mai multe paturi catalitice.

Conform cu o altă realizare a reactorului propus de invenție, o parte a fluxului gazos care vine din paturile catalitice 5a-5d este transportată printr-o conductă de by-pass (nefigurată) direct în următorul pat catalitic 5b-5e, fără a trece prin schimbătorul os căldură 6.

în acest fel, este posibil să se influențeze, în mod controlat, temperatura fluxului gazos alimentat la următorul pat catalitic 5b-5e.

în mod avantajos, reactorul reprezentat în exemplele din fig.1 și 2. cu o multitudine de paturi catalitice, radiale și un singur schimbător de căldură central, permr.e obținerea, în același timp, a unei structuri foane compacte și simple din punct de vedere tehnic și care este foarte economică, cu o utilizare optimă a volumului intern al reactorului, cu avantajul unei creșteri a spațiului de reacție și, prin urmare, a capacității de producție.

în plus, împărțirea spațiului de reacție, într-o multitudine de paturi catalitice adiabatice. legate în serie, permite un control optim al desfășurării reacției de oxidare a metanolului, permițând reducerea, la minimum, a reacțiilor secundare nedorite și prelungirea perioadei de utilizare a catalizatorului.

Prin schimbarea numărului de paturi catalitice din reactorul din fig.2 și a volumului de catalizator conținut în acestea, este posibil să se controleze reacția, în timpul desfășurării ei pentru a ajuta, de exemplu, conversia metanolului, chiar acolo unde concentrația redusă a reactanților tinde să o micșoreze.

în mod avantajos, numărul de paturi catalitice este, în general, între 4 și 10. Rezultate deosebit de satisfăcătoare se obțin cu reactoare având 4 până la 6 paturi catalitice.

S-a constatat că, cu un reactor cu 5 paturi catalitice de tipul exemplificat în figuri, este posibil să se limiteze gradul de conversie a metanolului în fiecare pat catalitic, la aproximativ 20% din cantitatea totală de metanol alimentat în reactorul de sinteză. în acest fel, este posibil să se obțină în paturi o temperatură de reacție optimă între 220 și 310°C. care este mai mică decât aceea, de exemplu, a unui reactor având 4 paturi catalitice în care gradul de conversie în fiecare pat este de aproximativ 25%, având ca rezultat o creștere a selectivității și a capacității de producție a reactorului.

în final, datorită unei structuri simple și compacte a reactorului conform invenției, operațiile de întreținere și de încărcare și descărcare a masei catalitice s-a dovedit a fi mult mai simplă și mai rapidă comparativ cu stadiul anterior al tehnicii.

Se dă, în continuare, un exemplu de aplicare a invenției, care are rolul de a ilustra și nu de a limita prezenta invenție, și în care se face o comparație a capacității de producție obținute cu unele realizări ale reactorului conform invenției și cele cu reactorul cunoscut din stadiul tehnicii.

Capacitatea de producție a reactorului conform invenției cu paturi catalitice radiale este comparată cu capacitatea de producție a unui reactor convențional cu paturi catalitice axiale.

250

255

260

265

270

275

280

285

290

295

RO 117676 Β1 în cele două reactoare sunt dispuse, distanțat, patru paturi catalitice adiabatice.

Paturile catalitice au următoarele dimensiuni:

- volumul catalizatorului în primul pat:................................. 1300I

- volumul catalizatorului în al 2-lea pat: 14001

- volumul catalizatorului în al 3-lea pat:................................ 1600I

- volumul catalizatorului în al 4-lea pat:................................ 2800I

Condițiile de operare ale reactorului sunt următoarele:

- presiune medie: ............................................... 1,3 ata

- temperatura la intrarea în patul catalitic: 230°C

- temperatura ca ieșirea din patul catalitic: 330°C

- concentrația de metanol:....................................... 6,5%voi.

- concentrarea oxigenului:....................................... 8,0%voi.

Cantitatea totală de metanol alimentat în cele două reactoare este echivalentă cu cantitatea de metanol alimentată în primul pat catalitic, care este de 3130 kg/h.

Metanolul este alimentat în reactoare, în fază gazoasă și trece prin paturile catalitice cu o curgere axială, în cazul reactorului convențional și cu o curgere radială, în cazul reactorului conform prezentei invenții.

Cantitatea de formaldehidă obținută în cele două reactoare este prezentată în conti nuare:

- reactor convențional:.................................... 2720 kg/h

- reactor conform invenției: ............................... 2780 kg/h.

Dimensiunile reactorului sunt următoarele:

- reactorul convențional

- diametrul interior al mantalei:........................... 3,0m

- înălțimea totală a reactorului:.......................... 20,0m

- reactorul conform invenției

- diametrul interior al mantalei:........................... 2,6m

- înălțimea totală a reactorului:........................... 8,0m

O creștere cu 60 kg/h a formaldehidei obținută cu reactorul conform invenției corespunde unei creșteri a capacității de producție de 2%, care este un rezultat considerabil, dacă se ține cont de reducerea drastică a dimensiunii reactorului.

Claims

1. Procedeu pentru sinteza eterogenă exotermă a formaldehidei, în reactoare cu paturi catalitice adiabatice conectate în serie, prin alimentarea reactanților gazoși. care conțin metanol și oxigen în exces, la primul dintre numitele paturi catalitice menționate, și trecerea reactanților gazoși prin paturile catalitice adiabatice pentru a supune metanolul oxidării parțiale, caracterizat prin aceea că acesta cuprinde o etapă de trecere a reactanților gazoși prin cel puțin unul din paturile catalitice cu o curgere, în principal, radială.

2. Procedeu conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că reactanții sunt trecuți prin cel puțin unul din paturile catalitice, cu o curgere axial-radială.

3. Procedeu conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că această curgere, în principal, radială este de tip centripet.

RO 117676 Β1

350

4. Procedeu conform revendicărilor 1 - 3, caracterizat prin aceea că mai cuprinde faza de răcire a cel puțin unei părți a fluxului de gaz fierbinte, care vine din cel puțin unul din paturile catalitice, prin schimb termic cu un schimbător de căldură dispus central în reactor și care se extinde de-a lungul axei longitudinale a acestuia.

5. Procedeu conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că oxigenul alimentat în reactorul de sinteză este distribuit în cel puțin două porțiuni, fiecare alimentată la respectivele paturi catalitice, diferite.

6. Procedeu conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că acesta cuprinde faza de injectare în fluxul gazos, care vine din cel puțin unul din paturile catalitice, a unui flux lichid sau gazos, care conține oxigen.

7. Procedeu conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că acesta cuprinde faza de extragere din numitul reactor, a cel puțin unei părți din fluxul gazos, care circulă de la cel puțin unul dintre paturile catalitice.

8. Reactor pentru aplicarea procedeului definit în revendicările 1 - 7. care cuprinde o manta verticală exterioară (2), de formă, în principal cilindrică, mai multe paturi catalitice (5a-5e), adiabatice, suprapuse și dispuse distanțat în această manta (2), caracterizat prin aceea că cel puțin unul din paturile catalitice (5a-5e) conține pereți laterali (7 8) permeabili la gaz pentru intrarea și ieșirea gazului și un fund (9) impermeabil la gaz, pentru sinteza eterogenă exotermă a formaldehidei.

9. Reactor conform revendicării 8, caracterizat prin aceea că acesta cuprinde elemente de răcire pentru răcirea cel puțin a unei părți a fluxului gazos, care vine de la cel puțin unul dintre paturile catalitice (5a-5e).

10. Reactor conform revendicărilor 8 și 9, caracterizat prin aceea că numitele elemente de răcire cuprind un schimbător de căldură (6), dispus central în reactorul de sinteză (1) și care se extinde de-a lungul axei longitudinale (19) a acestuia.

11. Reactor conform revendicărilor 8-10, caracterizat prin aceea că respectivul schimbător de căldură (6) este de tip fascicul de tuburi (16) sau de tip baionetă.

12. Reactor conform revendicărilor 8-11, caracterizat prin aceea că acest schimbător de căldură (6) este de tip fascicul de tuburi (16), tuburile fiind cu aripioare.

13. Reactor conform revendicării 8, caracterizat prin aceea că reactorul (1) cuprinde un distribuitor al fluxului gazos sau lichid, care conține oxigen și este susținut în numita manta (2) între cel puțin două paturi catalitice (5a - 5e) consecutive.

14. Reactor conform revendicării 8, caracterizat prin aceea că reactorul (1) cuprinde elemente pentru extragerea din numitul reactor (1) a cel puțin unei părți a fluxului de gaz, care vine de la cel puțin unul dintre paturile catalitice (5a - 5e).

15. Reactor conform revendicării 14, caracterizat prin aceea că elementele pentru extragerea din reactor a unei părți a fluxului de gaz care circulă de la cel puțin unul din paturile catalitice (5a - 5e) cuprind o conductă (20) de ieșire a gazului, susținută în numita manta (2) între două paturi catalitice (5d și 5e) consecutive.