BR0110625B1 - reator para realização de reações heterogêneas exotérmicas e endotérmicas compreendendo um trocador de calor do tipo placas. - Google Patents

Description

"REATOR PARA REALIZAÇÃO DE REAÇÕES HETEROGÊNEAS EXOTÉRMICAS E ENDOTÉRMICAS COMPREENDENDO UM TROCADOR DE CALOR DO TIPO

PLACAS"

A presente invenção se refere a um reator

isotérmico para realização de reações heterogêneas exotérmicas e endotérmicas, do tipo que compreende:

- um casco externo de formato substancialmente cilíndrico;

- e pelo menos um trocador de calor embebido com uma camada catalítica suportado dentro do dito casco.

Na descrição seguinte e reivindicações anexas, a expressão "reator isotérmico" tem o significado de indicar um reator para reações químicas em que a temperatura interna de uma ou mais camadas catalíticas, onde ocorre a reação, é essencialmente controlada mediante remoção ou suprimento de calor. Tal reação pode ser tanto do tipo exotérmico, como do tipo endotérmico. Ao contrário, a expressão "reator adiabático" tem o significado de indicar um reator para reações químicas em que internamente a uma ou mais camadas catalíticas, onde ocorre a reação, não existe troca de calor com o ambiente externo.

Conforme é conhecido, no campo da síntese heterogênea exotérmica ou endotérmica, é sentido cada vez mais a necessidade da disponibilidade de reatores isotérmicos de alta capacidade, que, de um lado, sejam simples de construção, confiáveis e requeiram baixos custos de investimento e manutenção e, de outro lado, sejam capazes de operar com uma alta taxa de conversão, baixas quedas de pressão, baixo consumo de energia e alta eficiência na troca de calor entre os reagentes e o fluido trocador de calor. Estado da Técnica

A fim de preencher tais requisitos, os reatores isotérmicos têm sido propostos com uma camada catalitica cruzada pelos reagentes de modo perpendicular ao eixo do reator e compreendendo dentro do mesmo um trocador de calor consistindo de um grande número de dutos para remoção ou suprimento de calor. Na descrição seguinte, tal camada será designada como camada catalitica radial.

Um exemplo de tais reatores é descrito no documento de patente da Alemanha DE-A-3.318.098.

Em tal documento de patente, o trocador de calor consiste de dutos que correm de forma helicoidal em volta de um coletor, que se estende ao longo do eixo do reator, para coleta dos produtos gasosos da reação.

Particularmente, é previsto um trocador de calor que consiste de um feixe de dutos helicoidais, suportado entre placas de tubos opostos, dispostas nas extremidades do casco.

Deve ser observado que os trocadores de calor do modelo acima são também conhecidos como reatores com camada catalitica, idealizados para serem axialmente cruzados pelos gases reagentes.

Será feito referência, por exemplo, aos documentos de patentes US-A-4.339.413 e US-A-4.636.365.

Embora vantajoso sob alguns aspectos, o reator fornecido com trocador de calor descrito no documento de patente DE-A-3.318.098 apresenta uma série de inconvenientes, que são indicados adiante.

Acima de tudo, o fato que na medida em que o trocador de calor cruza a camada catalitica, o fluxo de gases reagentes e produtos de reação que fluem transversalmente com relação à disposição dos dutos helicoidais, entra em contato com diferentes dutos sob diferentes temperaturas, com uma variável eficiência de troca de calor de tubo para tubo.

Em outras palavras, no caso de uma reação exotérmica, os reagentes gasosos gradualmente aumentam sua temperatura enquanto cruzam a camada catalitica na direção radial. Por essa razão, os dutos externos no feixe de dutos helicoidal, são encontrados por um fluxo relativamente frio, enquanto os dutos internos são encontrados por um gás ainda mais aquecido, do qual é retirado uma crescente quantidade de calor.

Como resultado, cada tubo helicoidal, de acordo com sua localização na camada catalitica, recebe uma diferente quantidade de calor e, consequentemente, tem de suportar uma diferente carga térmica.

Se, por exemplo, o fluido trocador de calor consistir de água que é transformada em vapor, nenhum dos dois conjuntos de dutos produzirá a mesma quantidade de vapor na disposição do trocador de calor de feixe de tubos helicoidal, conforme sugerido pelo documento de patente DE- A- 3.318.098.

Além disso, a substancial redução detectada de eficiência do trocador de calor é também devido ao fato de que os dutos da disposição acima mencionada, em contato com os reagentes gasosos sob baixa temperatura, são submetidos a uma baixa carga térmica, o que implica em um baixo grau de vaporização para a água, com seguinte baixa velocidade de fluxo na saída e, consequentemente, altas vazões de água, em termos de massa.

Ao contrário, os tubos helicoidais em contato com os reagentes gasosos sob alta temperatura, são submetidos a uma alta carga térmica, o que implica em um alto grau de vaporização para a água, com seguinte alta velocidade de fluxo na saída e, consequentemente, baixas vazões de água, em termos de massa.

Uma adicional desvantagem do reator de acordo com oestado da técnica é'sua alta complexidade estrutural e de fabricação resultante do modelo helicoidal do feixe de tubos, que requer, certamente, altos custos de investimento e de manutenção.

Justamente devido a essas desvantagens, os reatores isotérmicos para realização de síntese heterogênea exotérmica θ endotérmica do tipo mencionado acima, têm tido, até o momento, pouca aplicação prática, não obstante a crescente necessidade no campo de reatores de alta

capacidade.

Tais inconvenientes se tornam piores no caso do reator isotérmico em uso, não do tipo feixe de tubos helicoidal mencionado acima, mas quando do tipo feixe de tubos vertical.

Resumo da Invenção

O problema técnico destacado pela presente invenção é aquele do fornecimento de um reator isotérmico para realização de reações heterogêneas exotérmicas ou endotérmicas, que é capaz de preencher a necessidade acima descrita, ao mesmo tempo em que supera todos os inconvenientes mencionados com referência ao estado da técnica.

De acordo com a invenção, o problema é solucionado por um reator do tipo acima indicado, caracterizado em que:

- o dito trocador de calor é um trocador de calor tipo placa.

Conforme aqui usado, a expressão "trocador de calor tipo placa" se refere a um trocador de calor tendo placas que compreendem dutos dedicados, dentro dos quais o fluido trocador de calor circula. Em particular, tais placas compreendem paredes preferencialmente corrugadas, que são mutuamente paralelas e justapostas entre si, entre as quais são fornecidos os dutos já mencionados para circulação do fluido trocador de calor.

O trocador de calor tipo placa é embebido em uma camada catalitica cruzada pelos reagentes gasosos, que, entrando em contato com o catalisador reagem e produzem calor no caso de uma reação exotérmica. 0 calor produzido é liberado dos gases reagidos, quando os mesmos encontram as placas acima mencionadas, para um refrigerante que circula em tais dutos.

Graças à presente invenção, é vantajosamente possível se obter, de um modo fácil e efetivo, um reator isotérmico com alto grau de troca de calor, que permite um cpntrole ótimo de temperatura, com grandes vantagens no rendimento de conversão e consumo de energia.

De fato, de acordo com a presente invenção, cada duto individual definido entre as ditas placas pode, respectivamente, correr ao longo de duas distintas direções.

Uma primeira direção sendo paralela ao eixo do reator e, consequentemente, paralela à geratriz do casco, se o fluxo de reagentes for dirigido ao longo de tal eixo (fluxo axial) ou, alternativamente, uma segunda direção, perpendicular ao eixo do reator se o fluxo de reagentes for assim dirigido (fluxo radial).

Desse modo, os dutos são vantajosamente sempre substancialmente paralelos ao fluxo gasoso, que compreende os reagentes e os produtos reacionais.

Isso significa que cada duto individual do trocador de calor tipo placa da presente invenção está em contato com a mesma porção de reagentes, dessa forma vantajosamente seguindo todas as variações de calor desenvolvidas ou absorvidas pela reação; portanto, é possivel se obter uma predeterminado perfil de temperatura para a reação em processamento.

Além disso, sempre que uma pluralidade de dutos de acordo com a presente invenção é disposta dentro de uma ou mais camadas cataliticas, todos estes dutos são vantajosamente submetidos à mesma carga térmica. No caso, por exemplo, de uma reação exotérmica com calor ou água em ebulição como refrigerante, todos os dutos produzem a mesma quantidade de vapor (distribuição uniforme de água e vapor dentro dos dutos).

Uma maior eficiência de troca de calor dentro do reator de acordo com a invenção permite a recuperação ou suprimento de calor com pequenas diferenças de temperatura entre o fluido reagente e o fluido de aquecimento ou resfriamento. Essa vantagem implica um menor gradiente de temperatura dentro da camada catalitica, entre as duas placas adjacentes, consequentemente obtendo uma maior uniformidade de temperatura dentro da camada catalitica e, portanto, um aumento no rendimento da conversão com relação aos reatores do estado da técnica, ou, o rendimento da conversão sendo o mesmo, o aumento da eficiência de troca de calor permite diminuir o volume requerido de catalisador, com conseqüente economia em termos de espaço e custos de investimento.

Uma adicional vantagem que surge com a presente invenção, consiste em que quando uma pluralidade de dutos é disposta dentro de uma camada catalitica, tais dutos podem ser alimentados a partir da mesma fonte de suprimento, pelo fato de que - todos estes sendo submetidos à mesma carga térmica - não existirá problemas de controle do suprimento e remoção do fluido de resfriamento/aquecimento.

Além disso, graças à simplicidade estrutural dos trocadores de calor, é possível realizar sua manutenção em um modo particularmente fácil e de baixo custo.

Breve Descrição dos Desenhos

A presente invenção será ainda descrita com referência aos desenhos anexos, fornecidos como um exemplo indicativo e não limitativo, em que:

- a figura 1 mostra uma vista em perspectiva parcial de um reator obtido de acordo com a presente invenção;

- a figura 2 mostra uma vista em perspectiva e ampliada de um detalhe do reator da figura 1;

- a figura 3 mostra em uma vista em perspectiva parcial, uma modalidade alternativa do reator da figura 1;

- a figura 4 mostra em uma vista em perspectiva parcial, um reator de acordo com uma modalidade adicional da presente invenção/

- a figura 5 mostra uma vista em perspectiva e ampliada de um detalhe do reator da figura 4;

- a figura 6 mostra em uma vista em perspectiva parcial, uma modalidade alternativa do reator da figura 4.

Descrição Detalhada de uma Modalidade Preferida

Ao fazer referência aos desenhos acima mencionados, o aparelho de acordo com a presente invenção é descrito como segue.

Com referência à figura 1, é mostrado um reator isotérmico (1) com um casco externo (2), destinado à realização de reações heterogêneas exotérmicas e endotérmicas.

Tal casco (2) apresenta uma estrutura cilíndrica fechada em suas extremidades pelas respectivas bases, uma base superior (2a) e uma base inferior (2b), na quais são fornecidas, respectivamente, as aberturas (3, 4) e a abertura (7).

A abertura circular (4) para a entrada de produtos gasosos a serem reagidos, é disposta sobre o topo da base superior (2a) do casco (2). Tal abertura (4) diretamente se opõe ao interior do casco.

A abertura (3) é disposta sobre a base superior (2a) do casco (2) ao lado da abertura (4), pelo que se opondo também ao interior do casco.

Na extremidade da base (2b) do casco (2), é fornecida a abertura (7), que diretamente se opõe ao interior do casco (2).

Tais aberturas são formadas durante a construção: a abertura (3) , chamada de abertura de inspeção, destinada a permitir a inspeção periódica do reator internamente e as aberturas (4) e (7) para entrada e saída do gás, respectivamente.

Dentro do casco (2), é suportada uma pluralidade de trocadores de calor (9), por meio de uma ou mais vigas de suporte (5), fornecidas dentro do casco (2).

Devido às altas pressões e esforços mecânicos a que o casco (2) é submetido, o mesmo é formado em uma estrutura altamente resistente, com um número limitado e estritamente necessário de aberturas para o ambiente externo.

A alimentação dos trocadores de calor (9) é garantida pelo duto (6), introduzido dentro do casco (2) através da abertura (8), formada na porção superior da parede lateral de tal casco; tal duto (6) se encontra em comunicação fluida com os trocadores (9).

O fluido trocador de calor introduzido através do duto (6) circula dentro das placas (14) descritas a seguir, que são incluídas em cada trocador (9).

Tais trocadores (9) são embutidos com uma camada catalítica (10), esquematicamente mostrado na figura 1, mediante linhas pontilhadas.

Tal camada catalítica (10) é ligada de modo lateral pela superfície interna do casco (2) e na sua parte inferior por uma camada, não mostrada, de material granulado inerte, que preencha a base inferior (2b) e suporta a camada catalítica (10).

Se a reação for, por exemplo, do tipo exotérmico, então, com tal disposição para os . trocadores de calor, o calor produzido pela reação que ocorre dentro da camada catalítica (10) como conseqüência dos reagentes gasosos que cruzam a mesma, é removido efetivamente, conforme será discutido a seguir.

Com referência à figura 2, é mostrado em detalhes um trocador de calor (9) de placa (14), usado dentro de um reator cruzado por um fluxo de reagentes, que é substancialmente paralelo ao eixo do reator (fluxo axial).

As placas (14) compreendem paredes (14', 14''), que são mutuamente e respectivamente justapostas e paralelas entre si, e incluem dentro das mesmas uma pluralidade de dutos (14a), nos quais o fluido trocador de calor circula paralelo ao eixo do reator.

No exemplo da figura 2, os dutos (14a) são separados entre si de modo lateralmente, mediante linhas de soldagem (16), formadas sobre as paredes (14', 14'') das placas (14). Apenas para tornar a figura mais compreensiva, a extremidade lateral das placas (14) é mostrada aberta, de modo a deixar o interior de um respectivo duto (14a) ser visível. É claro que também em tal extremidade lateral das placas (14), são fornecidos meios de fixação, tal como as linhas de soldagem (16).

Tais dutos (14a) incluídos nas placas (14) se encontram em comunicação fluida com o duto (12) disposto na parte superior do trocador de calor (9). O dito duto (12) termina de modo perpendicular dentro do duto (17), do qual os dutos (17a) são derivados, sendo singularmente conectados aos dutos (14a) através do duto distribuidor (17b).

Em comunicação fluida com os dutos (14a), através dos dutos (Ila) e (11b), é disposto um coletor (11) na base das placas (14) dos dutos correlacionados (14a).

Em comunicação fluida com o coletor (11), e de modo perpendicular ao mesmo, se estende um duto (15) que termina dentro da abertura (13) . No exemplo aqui descrito, a abertura (13) se encontra em comunicação fluida com o espaço interior do casco (2) , acima da camada catalitica (10).

Meios de ancoramento podem ser fornecidos em uma ou ambas extremidades do trocador (9) . Tais meios, compreendem, por exemplo, descansos (18, 19), que permitem uma fixação removível do trocador de calor (9) sobre vigas de suporte (5) e sobre os trocadores adjacentes (9), a fim de vantajosamente garantir a estabilidade durante a operação do processo e, ao mesmo tempo, uma fácil desmontagem durante as atividades de manutenção.

Com referência à figura 3, é mostrada uma modalidade alternativa para o reator da figura 1, em que no interior do casco (2), uma pluralidade de camadas catalíticas sobrepostas é disposta em série. Em cada camada catalitica (10), é vantajosamente fornecida uma pluralidade de trocadores de calor tipo placa (9), conforme descrito acima; tais trocadores são suportados por respectivas vigas de suporte (5).

Cada camada catalitica (10) é, por sua vez, suportada por adequados meios de suporte, não mostrados na figura 3, por exemplo, por meio de respectivas camadas de material granulado inerte ou por respectivas bases permeáveis a gás.

De acordo com uma modalidade adicional do reator de acordo com a figura 3, não mostrado, dentro do casco (2), uma única camada catalitica é fornecida, em que os trocadores (9) suportados pelas vigas (5) são embutidos.

Na base inferior (2b) do casco (2), é assim fornecida a camada de material granulado inerte, para o suporte do catalisador.

Tanto no exemplo da figura 1, como no exemplo da figura 3, os dutos (15) em comunicação fluida com a base dos dutos (14a), podem, alternadamente, ser conectados a adequados coletores (não mostrado), para coleta e escoamento de saída do reator do fluido trocador de calor.

Com referência à figura 4, é mostrada uma adicional modalidade da invenção, em que os dutos (14a) dos trocadores (9) são fornecidos perpendicularmente ao eixo do reator (1) e, consequentemente, às paredes do casco (2) . Nesse caso, o reator (1) é cruzado por um fluxo de reagentes substancialmente perpendicular ao eixo do reator (fluxo radial) e os trocadores (9) são dispostos radialmente.

Em tal figura, as características do reator (1) equivalentes em termos de estrutura e operação àquelas mostradas nas figuras anteriores, serão referidas com os mesmos números de referência e não serão mais descritos.

As placas (14) são mutuamente e respectivamente justapostas e paralelas entre si e incluem uma pluralidade de dutos (14a) dentro das mesmas, nas quais um fluido trocador de calor circula perpendicularmente ao eixo do reator (1).

Os dutos (14a) se encontram em comunicação fluida com o duto (6) para suprimento do fluido trocador de calor, através do duto (12) e do duto anular (23). 0 duto (6) termina dentro do casco (2), através da abertura (21) obtida numa parte inferior do mesmo.

Além disso, os dutos (14a) se encontram em comunicação fluida cõm o duto de saida (22) do fluido trocador de calor, através do duto (15) e do duto anular (27) . 0 duto (22) surge do casco (2) através da abertura (8), obtida na porção superior do mesmo.

Com referência à figura 5, é mostrado em detalhes um trocador de calor (9) de placa (14), usado internamente ao reator da figura 4.

As placas -(14) compreendem paredes (14', 14''), que são mutuamente e respectivamente justapostas e paralelas entre si, e incluem dentro das mesmas uma pluralidade de dutos (14), nos quais um fluido trocador de calor circula de modo perpendicular ao eixo do reator.

Os dutos (14a) são separados lateralmente entre si por linhas de soldagem (16), formadas sobre as placas (14) . Apenas com o objetivo de tornar a figura com melhor entendimento, a ec superior das placas (14) é mostrada aberta, de modo a deixar visível o interior de um respectivo duto (14a). É óbvio que meios de fechamento, tal como linhas de soldagem (16), são também fornecidas em tais extremidades superiores das placas (14).

Os dutos (14a) terminam nas extremidades laterais das placas (14), nos dutos (17a) e (11a), respectivamente. 0 duto (17a), por sua vez, se encontra em comunicação fluida com o duto (12), disposto na base do trocador (9), através do duto de conexão (17). Ao contrário, o duto (IIa) se encontra em comunicação fluida, através do coletor (11), com o duto (15), disposto na parte superior do trocador de calor (9) .

Em uma ou ambas as extremidades do trocador de calor tipo placa (9), são fornecidos meios, como descansos (18, 19), que proporcionam o ancoramento dos trocadores, conforme previamente descrito com referência à figura 2.

Com referência à figura 6, é mostrada uma modalidade alternativa do reator (1) da figura 4, que é caracterizada em sua porção superior por uma abertura totalmente flangeada do casco (2), fechada por uma cobertura plana (2c) . Nesse caso, a abertura (não mostrado) para entrada dos gases reagentes é obtida na porção superior do casco (2).

Com referência à figura 1, os reagentes gasosos para a reação são alimentados através da abertura 4, dentro do casco (2) e alcançam a camada catalítica (10), na qual é fornecido o catalisador, cruzando tal camada durante a reação, sendo coletados na extremidade inferior (2b) do casco (2), saindo depois da abertura 7. Durante o cruzamento da camada catalítica (10) , os reagentes gasosos entram em contato com o catalisador e se a reação for do tipo exotérmico, é produzido calor.

Tal calor é dissipado por meio de troca de calor indireta, quer dizer através do contato da mistura de gases reagidos e não-reagidos com as Pla1Cas (14) dos trocadores (9) embutidos com a camada catalítica (10).

De fato, dentro das ditas placas (14), circula um fluido refrigerante, que de acordo com o caso específico, pode ser um fluxo de reagentes frios, um fluido diatérmico, um sal fundido ou água. Tal fluxo, com referência à figura 2, é alimentado com uma temperatura mais baixa que aquela da mistura de gases reagidos e não-reagidos, através do duto (12), a partir do qual passa dentro do duto (17) e circula dentro dos dutos (14a), definidos dentro das placas (14).

Após ter cruzado as placas (14), desde que tenha ocorrido a troca de calor indireta, tal fluido já superaquecido é coletado pelo coletor (11) e sai do trocador (9) através do duto (15).

Especificamente, no exemplo da figura 1, o fluido refrigerante compreende um fluxo de gases reagentes que adequadamente aquecido dentro do trocador (9), sai do mesmo através da abertura (1'3) do duto (15) disposta na área que se sobrepõe à camada catalítica (10), sendo então misturados com os reagentes gasosos alimentados dentro do reator (1), através da abertura (4).

Em outras palavras, a extremidade aberta (13) é fornecida especificamente para o caso em que os reagentes gasosos são usados como fluidos refrigerantes; esses gases são depois alimentados através da abertura (4) e parcialmente também através do duto (6).

No exemplo da figura 3, os reagentes gasosos cruzam seqüencialmente um número de camadas cataliticas (10). Vantajosamentey a temperatura de reação em cada camada catalitica (10) pode ser controlada, camada por camada, independentemente, pelos respectivos trocadores (9). Ao se proceder assim, é possível se ajustar a temperatura dentro da camada catalitica (10), a fim de se otimizar o rendimento global da conversão.

Com referência às figuras 4 e 6, o percurso dos reagentes gasosos e do fluido trocador de calor dentro do reator (1) é esquematicamente indicado pelas setas Fl e F2, respectivamente.

Os reagentes gasosos são alimentados através da abertura (4) do casco (2) e circulam no afastamento de ar anular (24), definido entre a superfície lateral interna do casco (2) e a parede permeável a gás (28). Através de tal parede (28), os reagentes gasosos alcançam a camada catalitica (IO)7 na qual o catalisador se encontra disposto. Com relação a isso, a camada catalitica (10) é fechada em sua porção superior por uma tampa anular de tipo convencional, que não é mostrada.

Os reagentes gasosos cruzam a camada catalitica (10), reagindo numa direção substancialmente perpendicular m relação ao eixo do reator (fluxo radial). Os reagentes circulam para fora da camada catalitica (10), através da parede perfurada (25) e são coletados dentro do coletor (29) fornecido centralmente no casco (2) e unido no seu lado superior por uma cobertura (26), saindo depois do reator (1) através da abertura (7).

Alternativamente, a camada catalitica (10) é aberta em seu lado superior ou apresenta uma grade anular permeável a gás (não mostrado), de modo que os gases reagentes passam através da mesma com um movimento axial- radial.

Durante o cruzamento de tal camada catalitica (10), o contato dos gases reagentes com o catalisador deixa ocorrer a reação e se esta for exotérmica, será produzido calor.

Tal calor é dissipado por meio de troca de calor indireta, quer dizer, através do contato da mistura de gases reagidos e não-reagidos com as placas (14) dos trocadores (9), embutidos na camada catalitica (10).

De fato, dentro de tais placas (14), circula um fluido refrigerante do tipo acima mencionado, que sempre com referência às figuras 4 e 5, é alimentado em uma temperatura mais baixa que aquela da mistura de gases reagidos e gases não-reagidos, através do duto (6), do qual passa dentro do duto (23), depois dentro do duto (12), após o que, ter sido distribuído pelos dutos (17a), circula dentro dos dutos (14a) das placas (14).

Após ter cruzado as placas (14), desde que tenha ocorrido a troca de calor indireta, tal fluido já superaquecido é coletado pelos dutos (11a), passa através do coletor (Il)7 dos dutos (15) e (27) e sai do casco (2) através do duto (22). De acordo com a presente invenção, os trocadores (9) do tipo placa são vantajosamente empregados, na medida em que permitem a ocorrência de uma efetiva troca de calor, graças à superfície prolongada fornecida pelas placas (14), impingida pelos reagentes gasosos que cruzam a camada de catalisador.

De fato, no caso, por exemplo, de uma reação exotérmica, é desejável dissipar o calor em excesso desenvolvido durante o cruzamento da camada catalítica (10) pelos reagentes gasosos.

Ao proceder assim, a temperatura da camada catalítica (10) pode ser mantida dentro de uma certa faixa, a fim de se obter um alto rendimento de reação e, também, a fim de se evitar que o catalisador se submeta a um excessivo esforço térmico, devido às altas temperaturas alcançadas.

Além disso, tais trocadores são de fácil fabricação para instalação e, acima de tudo, para manutenção, em virtude da simples estrutura que os caracterizam.

De acordo com uma modalidade da invenção, tais trocadores (9) são também caracterizados por uma seção transversal de uma tal dimensão que permite sua inserção através da abertura de inspeção (3) da abertura (4).

Essa característica é particularmente vantajosa a fim de realizar as operações de manutenção dos trocadores (9), no caso de reatores, como os mostrados nas figuras 1, 2, 3 e 4, quer dizer, compreendendo aberturas de acesso de diâmetro menor que o diâmetro do casco (2) . Além disso, nas condições que são descritas a seguir, ocorrem casos em que tal seção característica dos trocadores (9) pode ser particularmente útil, a fim de se obter adicionais importantes vantagens.

Uma primeira vantagem assim obtida é aquela de obtenção em condições especificas,, que será discutida em maiores detalhes posteriormente, de um reator que opera perfeitamente, mediante reforma de um reator não utilizado já existente.

Deve ser considerado que para os requisitos que precisam ser atendidos, o casco de um reator genérico é fabricado mediante técnicas e materiais que garantem uma suficiente resistência à pressões, temperatura e ataques químicos internos durante as etapas do processo. De fato, a fim de executar alguns processos, é necessário se usar altas pressões de operação, altas temperaturas e reagir substâncias extremamente corrosivas ou perigosas.

Como resultado, as dificuldades tecnológicas para fabricação de um casco de reator são importantes e seu custo é considerado alto.

Segue que para as características já mencionadas de resistência, um casco é uma estrutura que pode ser usada por prolongados períodos de tempo, mesmo que equipamentos internos muito mais estruturalmente delicados, compreendendo os trocadores e a camada catalítica, não sejam mais usados.

Existem casos em que um casco, tal como indicado na figura 1, é disponível, mas desde que dentro do mesmo existe um equipamento obsoleto, a estrutura global, incluindo o reator, não pode ser mais usada, embora o casco externo possa eventualmente ser ainda usado por um longo período de tempo.

Em tais casos, é então vantajoso se equipar o equipamento interno obsoleto com. os acima mencionados trocadores de calor (9), introduzidos através da abertura (3) ou da abertura (4).

Além da vantagem alcançada pela recuperação de um reator obsoleto, uma segunda vantagem consiste na obtenção, de algum modo, de um reator isotérmico retroajustado de alta eficiência, no caso do reator original ser um reator adiabático ou isotérmico.

Tal vantagem adicional, cuja importância não é secundária em relação 'â primeira vantagem, garante reações catalíticas exotérmicas e endotérmicas a serem realizadas de modo ótimo, enquanto tais reações são, conforme conhecido, mais efetivamente realizadas em reatores do tipo isotérmico, ao invés do tipo adiabático.

Portanto, tal tipo de procedimento de reforma garante não apenas a recuperação de um reator não usado, mas também a conversão do mesmo, no caso de ser do tipo adiabático, em um reator isotérmico, particularmente adequado para as reações acima especificadas.

A recuperação acima mencionada é uma renovação completa da parte interna do reator, cuja renovação não requer qualquer modificação do casco (2), não desejável particularmente em reatores que operam sob alta pressão.

Deve ser observado, que vale a pena se repetir que tais trocadores podem ser usados para a construção "ex- novo" de um reator para reações catalíticas exotérmicas ou endotérmicas, conforme já amplamente indicado, mas também, para o retroajuste ou reforma de um reator existente com as características acima mencionadas, em particular do tipo que apresenta uma base superior que dá acesso à aberturas de menor diâmetro que aquelas do casco.

Nesse último caso, os trocadores (9) do tipo mencionado acima são vantajosamente introduzidos no reator existente através da abertura de inspeção (abertura 3) ou, de acordo com o momento específico, através da abertura de entrada para os gases reagentes (abertura 4) . Além disso, as aberturas laterais existentes no casco (2) (tal como a abertura 8) são exploradas para introdução dentro dos dutos de alimentação do reator ou, opcionalmente, para a remoção do fluido trocador de calor.

Todas as vantagens relacionadas acima, relativas a um novo reator, são alcançadas também mediante uma estrutura já existente reformada, conforme visto anteriormente, com relevante economia.

Claims (11)

1. Reator (1) para realização de reações heterogêneas exotérmicas e endotérmicas, compreendendo: - um casco externo (2) de formato substancialmente cilíndrico, fechado em suas extremidades por respectivas bases (2a, 2b) , fornecidas com pelo menos uma abertura (3, -4, 7) de diâmetro menor que o diâmetro do casco (2); - pelo menos um trocador de calor (9) embutido com uma camada catalítica (10), suportado dentro do dito casco (2); caracterizado em que: - o dito trocador de calor (9) é um trocador de calor de placa (14), tendo uma seção transversal de uma tal dimensão que permita sua inserção através da dita abertura (3,4,7).

2. Reator (1) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado em que as ditas placas (14) do dito trocador (9) compreendem dutos (14a), que se estendem de modo paralelo ao eixo do dito casco (2).

3. Reator (1) de acordo com a reivindicação 2, caracterizado em que as ditas placas (14) do dito trocador (9) compreendem paredes mutuamente e respectivamente justapostas (14', 14''), que definem entre as mesmas os ditos dutos (14a), que se estendem de modo paralelo ao eixo do dito casco (2) .

4. Reator (1) de acordo com a reivindicação 2, caracterizado em que o dito casco (2) suporta uma pluralidade de ditos trocadores de calor (9) em comunicação fluida com um duto de alimentação (6) de um fluido trocador de calor.

5. Reator (1) de acordo com a reivindicação 2, caracterizado em que o mesmo compreende meios de ancoramento ou fixação (18, 19) de pelo menos um dos ditos trocadores de calor (9).

6. Reator (1) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado em que as ditas placas (14) do dito trocador (9) compreendem dutos (14a) que se estendem de modo perpendicular ao eixo do dito casco (2).

7. Reator (1) de acordo com a reivindicação 6, caracterizado em que as ditas placas (14) do dito trocador (9) compreendem paredes mutuamente e respectivamente justapostas (14', 14''), que definem entre as mesmas os ditos dutos (14a), que se estendem de modo perpendicular ao eixo do dito casco (2).

8. Reator (1) de acordo com a reivindicação 6, caracterizado em que o dito casco (2) suporta uma pluralidade de ditos trocadores de calor (9) em comunicação fluida com um duto de alimentação (6) de um fluido trocador de calor.

9. Reator (1) de acordo com a reivindicação 6, caracterizado em que os ditos trocadores de calor (9) são dispostos radialmente na dita camada catalitica (10).

10. Reator (1) de acordo com a reivindicação 6, caracterizado em que o mesmo compreende meios de ancoramento ou fixação (18, 19) de pelo menos um dos ditos trocadores de calor (9).

11. Método para fabricação de um reator (1) tal como definido na reivindicação 1 para realização de reações heterogêneas endotérmicas ou exotérmicas, compreendendo as etapas de: - recuperar um casco substancialmente cilíndrico de um reator existente, fechado em suas extremidades por meio de respectivas bases, fornecidas com pelo menos uma abertura de diâmetro menor que o diâmetro do casco; - dispor pelo menos uma camada catalitica (10) dentro do dito casco recuperado; - dispor pelo menos um trocador de calor de placa (9), de acordo com quaisquer das reivindicações anteriores, na dita pelo menos uma camada catalitica (10).