BR0312600B1 - reator de craqueamento para uma instalação de claus. - Google Patents

Description

"REATOR DE CRAQUEAMENTO PARA UMA INSTALAÇÃO DE CLAUS"

A invenção se refere a um reator de craqueamento para umainstalação de Claus, com uma caldeira refratariamente revestida que contém umacâmara de combustão com uma abertura de afluxo para uma mistura de gás deaquecimento, ar e gás ácido contendo H2S, uma câmara de catalisador com umacarga de catalisador, e uma câmara, do lado do efluxo, com uma saída de gás paragás de processo quente que contém enxofre elementar.

Em uma instalação de Claus, ácido sulfidrico é convertido emenxofre elementar que se condensa por meio do resfriamento da corrente de gás deprocesso e é separado. Uma instalação de Claus consiste em sua estruturafundamental do reator de craqueamento inicialmente mencionado, de uma caldeirarecuperadora de calor perdido bem como de pelo menos um estágio de catalisador.Um gás ácido que contém H2S é conduzido na câmara de combustível do reator decraqueamento juntamente com ar e gás de aquecimento. Aqui, 60-70% do ácidosulfidrico são convertidos em enxofre em uma reação exotérmica na carga decatalisador. O gás de processo abandona o reator de craqueamento com umatemperatura de cerca de 1200°C e é resfriado na caldeira recuperadora de calorperdido para uma temperatura de 170°C. Após a separação do enxofre que secondensa, o gás de processo é novamente aquecido e aduzido ao estágio decatalisador, no qual o ácido sulfidrico que ainda está contido no gás de processo éconvertido em enxofre elementar a uma temperatura de trabalho abaixo de 300°C.

No âmbito das medidas conhecidas, um forno de cuba vertical éusado como reator de craqueamento, o qual apresenta uma câmara de combustãoem sua extremidade superior e, abaixo da câmara de combustão, um leitoconsistindo de uma carga de catalisador solta. O forno percorrido de cima parabaixo por fluxo possui uma grande altura. Por razões de estabilidade, umadispendiosa armação de forno é necessária para acolher a carga de vento que atuasobre o forno. Também, existe o problema que chamas provenientes da câmara decombustão podem saltar ou chegar até a carga de catalisador, sendo que ocatalisador é danificado.

A invenção tem como objetivo reduzir o dispêndio relativo àtecnologia de plantas para o reator de craqueamento da instalação de Claus. Oreator de craqueamento deve ter uma estrutura compacta e trabalhar comsegurança funcional.

Para atingir este objetivo, a invenção ensina que a caldeira éconfigurada como uma caldeira cilíndrica horizontal, na qual a câmara decombustão, a câmara de catalisador e a câmara do lado do efluxo são dispostasuma ao lado da outra, e onde a câmara de catalisador é delimitada em ambos ladosna direção de fluxo por tijolos de grade permeáveis a gás, tendo uma abertura deenchimento no lado da superfície lateral para a introdução da carga de catalisador.Preferivelmente, a abertura de afluxo e a saída de gás são dispostas em ladosfrontais opostos da caldeira. A invenção é baseada no conhecimento de que umadisposição horizontal do reator de craqueamento pode ser desenvolvida, quando acarga de catalisador é introduzida em uma câmara de catalisador delimitada emambos os lados por tijolos de grade permeáveis a gás. Por meio da disposição deacordo com a invenção resultam vantagens consideráveis. O reator decraqueamento pode ser configurado de forma compacta, com uma curta câmara decombustão, pois os tijolos de grade permeáveis a gás, feitos de um materialrefratário, impedem eficazmente um salto de chamas provenientes da câmara decombustão até a carga de catalisador. Problemas estáticos por ocasião dainstalação do reator de craqueamento são também evitados por meio da disposiçãohorizontal da caldeira. Não é preciso uma armação de forno para acolher cargas devento. De acordo com uma concretização preferida da invenção, os tijolos degrade, que consistem de materiais refratários, contêm orifícios oblongos, os quaisnão podem ser entupidos pelos catalisadores na maioria das vezes esféricos.

Em um outro desenvolvimento do reator de craqueamento, ainvenção ensina que na circunferência da câmara do lado do efluxo é acoplado umconduto de derivação revestido refratariamente, que desemboca em um condutode gás de processo adjacente à caldeira e através do qual flui um gás de processomais frio. Na região de desemboque do conduto de derivação está disposto umcorpo de válvula regulável, com o qual com o qual pode ser regulada a correnteem volume de uma corrente de gás quente que sai do conduto de derivação. Nestecaso, o gás de processo mais frio conduzido através do conduto de gás de processoresfria o corpo de válvula e um dispositivo de ajuste associado ao corpo deválvula, de modo que materiais metálicos usuais podem ser usados para o corpode válvula e para o dispositivo de ajuste.

Em um outro desenvolvimento do reator de craqueamento, ainvenção ensina que uma caldeira recuperadora de calor perdido está acoplada àsaída de gás, no interior da qual é resfriado o gás de processo quente que sai dacaldeira para a condensação de enxofre elementar, e vapor é gerado, onde oconduto de derivação desemboca em um conduto de gás de processo que estáconectado com a caldeira recuperadora de calor perdido e aduz o gás de processoresfriado a um estágio de catalisador da instalação de Claus.

Outros desenvolvimentos são descritos a seguir com base em umexemplo de realização ilustrado nos desenhos em anexo, onde as figuras mostramesquematicamente:

figura 1 uma instalação de Claus com um reator de craqueamentoconfigurado de acordo com a invenção,

figura 2 o reator de craqueamento em uma representação ampliadacom relação àquela da figura 1.

Na instalação de Claus, representada na figura 1, ácido sulfídrico éconvertido em enxofre elementar. Na estrutura fundamental da planta estãoincluídos um reator de craqueamento 1 com uma câmara de combustão 2 e comuma carga de catalisador 3, uma caldeira recuperadora de calor perdido 4 acopladaà saída de gás do reator de craqueamento 1 bem como pelo menos um estágio decatalisador 5. Um gás ácido 6 que contém ácido sulfídrico é introduzido na câmarade combustão 2 do reator de craqueamento 1 juntamente com ar 7 e gás deaquecimento 8. Uma parte do ácido sulfídrico nos catalisadores é convertido emuma reação exotérmica em enxofre elementar. 0 gás de processo abandona oreator de craqueamento 1 com uma temperatura de cerca de 1200°C e é resfriadona caldeira recuperadora de calor perdido 4 para uma temperatura requerida para acondensação do enxofre menor que 170°C. O enxofre que se condensa é separado.Após a separação do enxofre, o gás de processo resfriado é aquecido e aduzido aoestágio de catalisador 5, no qual compostos de enxofre em um catalisador éconvertido em enxofre elementar. O estágio de catalisador 5 é operado em umatemperatura menor que 3 OO0C. O gás de processo que abandona o estágio decatalisador 5 é igualmente resfriado na caldeira recuperadora de calor perdido 4para a temperatura requerida para a condensação do enxofre, e o enxofrecondensado é separado.

De uma consideração comparável das figuras 1 e 2 se depreendeque o reator de craqueamento 1 consiste de uma caldeira cilíndrica horizontal 9,refratariamente revestida, na qual a câmara de combustão 2, uma câmara decatalisador 10 para a carga de catalisador 3 bem como uma câmara 11 do lado deefluxo são dispostas uma ao lado da outra. Nos lados frontais opostos da caldeira 9são dispostas uma abertura de afluxo 12 para uma mistura de gás de aquecimento,ar e gás ácido contendo H2O, bem como uma saída de gás 13 para gás de processoquente contendo enxofre elementar. A câmara de catalisador 10 é delimitada emambos lados por tijolos de grade 14 feitos de material refratário e apresenta umaabertura de enchimento 15, do lado da superfície lateral, para a introdução dacarga de catalisador. Os tijolos de grade 14 contêm preferivelmente orifíciosoblongo. Na periferia da câmara do lado do efluxo está acoplado um conduto dederivação 16 refratariamente revestido, o qual desemboca em um conduto de gásde processo 17 adjacente à caldeira. O conduto de gás de processo 17 liga a saídade gás da caldeira recuperadora de calor perdido 4 com o estágio de catalisador 5 eé percorrido em fluxo por um gás de processo que sai da caldeira recuperadora decalor perdido 4 com uma temperatura inferior a 170°C e é aquecido para umatemperatura de trabalho situada entre 2IO0C e 250°C antes da entrada no estágiode catalisador 5. O aquecimento é efetuado por meio da mistura de gás deprocesso quente, o qual aflui através do conduto de derivação 16. Na região deemboque do conduto de derivação 16 é disposto um corpo de válvula 18 ajustável,com o qual a corrente em volume da corrente de gás quente que sai do conduto dederivação 16 pode ser regulada. O corpo de válvula 18 e um dispositivo de ajuste19 conjugado ao corpo de válvula são resfriados pelo gás de processo mais frioque flui através do conduto de gás de processo 17, de modo que materiaismetálicos usuais podem ser usados.

O reator de craqueamento apresenta também aberturas de limpezae inspeção 20 bem como um acesso 21 para um dispositivo de medição detemperatura.

A caldeira recuperadora de calor perdido 4 apresenta uma câmarade geração de vapor envolta por uma superfície lateral a prova de pressão, à qualsão acoplados um dispositivo de adução 22 para água de alimentação de caldeirabem como um dispositivo de extração 23 para vapor de baixa tensão. A caldeirarecuperadora de calor perdido 4 contém um longo feixe de tubos feitos de tubos detrocador de calor que se estendem através da câmara de geração de vapor e sãoinseridos nas duas extremidades em fundos de tubos, os quais delimitam a câmarade geração de vapor. Ainda, pelo menos um outro feixe de tubos feitos de tubosmais curtos de trocador de calor está previsto, os quais são igualmente inseridosnos fundos de tubos em sua extremidade do lado da saída e desembocam em umacâmara de afluxo 24 em sua extremidade do lado de entrada. O gás de processoquente que sai do reator de craqueamento flui através do longo feixe de tubos. Acâmara de afluxo 24 é disposta no interior da câmara de geração de vapor e ésolicitada por um gás de processo mais frio proveniente do estágio de catalisador5. A caldeira recuperadora de calor perdido 4 apresenta ainda uma peça decabeçote 25 que se segue aos fundos de tubos na extremidade do lado da saída e ésubdividida em seções. A cada seção da peça de cabeçote 25 é respectivamenteassociado um feixe de tubos. Dispositivos para o escoamento de enxofrecondensado são acoplados às seções.

Claims (5)

1. Reator de craqueamento (1) para uma instalação de Claus, comuma caldeira (9) refratariamente revestida que contém uma câmara de combustão(2) com uma abertura de afluxo (12) para uma mistura de gás de aquecimento, ar egás ácido contendo H2S, uma câmara de catalisador (10) com uma carga decatalisador (3), e uma câmara (11), do lado do efluxo, com uma saída de gás (13)para gás de processo quente que contém enxofre elementar, caracterizado pelofato de que a caldeira (9) é configurada como uma caldeira cilíndrica horizontal,na qual a câmara de combustão (2), a câmara de catalisador (10) e a câmara (11)do lado do efluxo, são dispostas uma ao lado da outra, onde a câmara decatalisador (10) é delimitada em ambos lados na direção de fluxo por tijolos degrade (14), permeáveis a gás, tendo uma abertura de enchimento (15) no lado dasuperfície lateral para a introdução da carga de catalisador.

2. Reator de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fatode que a abertura de afluxo (12) e a saída de gás (13) são dispostas em ladosfrontais opostos da caldeira (9).

3. Reator de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 ou 2,caracterizado pelo fato de que os tijolos de grade (14) contêm orifícios oblongos.

4. Reator de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3,caracterizado pelo fato de que na circunferência da câmara (11) do lado do efluxoé acoplado um conduto de derivação (16) revestido refratariamente, quedesemboca em um conduto de gás de processo adjacente à caldeira (9), sendo queum corpo de válvula (18) regulável está disposto na região de desemboque doconduto de derivação (16), dito corpo de válvula (18) com o qual pode serregulada a corrente em volume de uma corrente de gás quente que sai do condutode derivação (16), e gás de processo mais frio flui através do conduto de gás deprocesso (17), o qual resfria o corpo de válvula (18) e um dispositivo de ajuste(19) associado ao corpo de válvula.

5. Reator de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fatode que uma caldeira recuperadora de calor perdido (4) está acoplada à saída de gás(13), no interior da qual é resfriado o gás de processo quente que sai da caldeira(9) para a condensação de enxofre elementar, e vapor é gerado, sendo que oconduto de derivação (16) desemboca em um conduto de gás de processo (17) queestá conectado com a caldeira recuperadora de calor perdido (4) e aduz o gás deprocesso resfriado a um estágio de catalisador (5) da instalação de Claus.