BR102018071269B1 - Cesto removível para reator catalítico, dispositivo para a filtração e distribuição de uma fase gasosa e de uma fase líquida, reator adequado para operar com um fluxo paralelo descendente de gás-líquido e processo - Google Patents

Cesto removível para reator catalítico, dispositivo para a filtração e distribuição de uma fase gasosa e de uma fase líquida, reator adequado para operar com um fluxo paralelo descendente de gás-líquido e processo Download PDF

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Abstract

A presente invenção refere-se a um cesto removível para um reator catalítico composto por uma base horizontal (1) e uma pluralidade de paredes laterais verticais (2) e/ou pelo menos uma parede lateral elipsoidal, e uma pluralidade de chaminés verticais (3, 4) que estão abertas nas suas extremidades inferior (5) e superior (6), compreendendo cada chaminé uma parte inferior (7) compreendendo a extremidade inferior fixada à base e se estendendo entre as paredes laterais, na qual uma primeira chaminé compreende uma parte superior (8) que se estende acima das paredes laterais, e a parte superior da primeira chaminé é adequada para ser inserida na parte inferior de uma chaminé de outro cesto removível. A presente invenção também se refere a um dispositivo de filtragem e distribuição compreendendo o referido cesto removível, um reator compreendendo o referido dispositivo, e um processo de hidrotratamento e/ou hidrocraqueamento com a utilização do referido reator.

Description

Campo técnico
[0001] A presente descrição refere-se a cestos removíveis para a filtragem e distribuição de gás e líquido em reatores químicos que operam com fluxo paralelo descendente de gás e líquido.
[0002] Tais reatores são usados no campo da refinação, como para hidrotratamentos que requerem fluxos de hidrogênio de alta pressão e operação com matérias-primas líquidas pesadas que podem conter impurezas constituídas por entupimento de partículas sólidas.
[0003] Na verdade, em certos casos, a matéria-prima líquida, ou a mistura da matéria-prima líquida e um gás rico em hidrogênio sob condições de temperatura e pressão necessárias para hidrotratamento, contém impurezas que podem se depositar no próprio leito do catalisador e com o tempo reduzem o volume intersticial deste leito de catalisador e, desta forma, levar a um aumento progressivo na queda de pressão. Em casos extremos, em particular no final do ciclo, observa-se o bloqueio do leito de catalisador, manifestado por um aumento muito rápido da queda de pressão, interrompendo deste modo o fluxo através do reator.
[0004] A queda de pressão pode tornar-se tal que o operador é obri gado a parar o reator e substituir uma parte ou todo o catalisador, o que resulta, evidentemente, em uma redução considerável da duração dos ciclos do processo.
[0005] Entre as matérias-primas de entupimento, podem ser mencio nadas as misturas de hidrocarbonetos que podem conter uma proporção não desprezível de compostos de acetileno ou dieno insaturados ou poli- insaturados, ou uma combinação destes diferentes compostos, sendo a proporção total de compostos insaturados na matéria-prima atingindo 90% em peso. A título de exemplo representativo das matérias-primas a que se refere a presente descrição, pode mencionar-se a gasolina de pirólise; a pirólise denota um processo de craqueamento térmico bem conhecido por um especialista na técnica. Podem também ser mencionados cortes de hidrocarbonetos pesados, em particular gasóleos, gasóleos de vácuo, resíduos atmosféricos ou resíduos de vácuo, e óleos desasfaltados. Estes cortes pesados podem se originar da destilação direta de petróleo bruto ou se originar de processos de conversão, tais como viscorredução, co- queificação, desasfaltação, craqueamento catalítico ou hidrocraquea- mento.
[0006] Os cortes de hidrocarbonetos pesados acima mencionados também podem conter várias impurezas, em particular, sedimentos (por exemplo, medidos por IP 375 e 390), metais (por exemplo, Ni, V, Fe, Ca, etc.) e derivados dos mesmos, tais como derivados de ferro ou de cálcio que podem contribuir com o entupimento dos leitos de catalisador. Impurezas adicionais podem ser formadas na matéria-prima quando a matéria-prima entra em contato com o hidrogênio. Por exemplo, o sul- fureto de Fe pode ser formado in situ a partir de Fe (por exemplo, mineral ou orgânico do tipo naftenato) contido na matéria-prima. Os cortes do tipo de resíduos também contêm asfaltenos, que são compostos químicos frequentemente descritos como precursores de coque.
[0007] O bloqueio de uma parte do leito do catalisador pode ser de vido a vários mecanismos. Diretamente, a presença de partículas no fluxo de matéria-prima pode resultar em um bloqueio por depósito das referidas partículas no leito de catalisador, tendo este depósito o efeito de reduzir a fração de vazios. Indiretamente, a formação de uma ca- mada de produtos originários das reações químicas, tipicamente o coque, mas possivelmente outros produtos sólidos derivados das impurezas presentes na matéria-prima, produtos que são depositados na superfície dos grãos do catalisador, também podem contribuir para a redução da fração vazia do leito de catalisador.
[0008] Além disso, como a deposição das partículas de entupimento pode ocorrer dentro do leito de catalisador de uma maneira mais ou menos aleatória, pode resultar em uma distribuição desigual da fração de vazios deste leito de catalisador, que será manifestada pela criação de trajetos preferenciais. Esses trajetos preferenciais são extremamente prejudiciais do ponto de vista hidrodinâmico, pois interrompem mais ou menos seriamente o fluxo uniforme das fases no leito do catalisador e podem resultar em desníveis no progresso da reação química, bem como no que diz respeito à temperatura (por exemplo, a diferença de temperatura radial, ponto quente).
Estado da técnica
[0009] Com o objetivo de evitar o entupimento prematuro do leito do catalisador, várias soluções técnicas foram desenvolvidas. Estas soluções são baseadas no uso de um sistema de filtragem disposto a montante do leito do catalisador (na direção do fluxo dos fluidos). Por exemplo, os seguintes documentos podem ser mencionados.
[0010] O documento FR 2889973 descreve uma bandeja distribui dora que suporta diretamente um meio de filtração e, desse modo, proporciona as funções de ambas as filtrações em relação à cama de catalisador colocada a jusante e distribuição do gás e líquido. A bandeja distribuidora de filtração de acordo com o documento FR 2889973 compreende chaminés com orifícios perfurados (ou ranhuras) no meio do leito de filtração, o que pode apresentar dificuldades no caso de um bloqueio do leito de filtração perto dos orifícios. Este bloqueio do leito de filtração resultaria no bloqueio da chaminé com duas consequências: um desequilíbrio na distribuição do fluxo de líquido abaixo da bandeja distribuidora e um risco de danos às chaminés durante a remoção da bandeja distribuidora com as chaminés presas em, e aglomeradas com o leito de filtração.
[0011] O documento FR 2959677 descreve um conjunto de cestos removíveis contendo partículas de filtração, sendo estes cestos colocados na bandeja distribuidora de modo a facilitar a montagem e a remoção do dispositivo de filtração sem envolver a bandeja distribuidora. Com o objetivo de assegurar a integridade mecânica do sistema de cestos, os referidos cestos removíveis são mantidos firmemente por meio de parafusos ou por um sistema de fixação, complicando desta forma as operações de montagem e desmontagem.
[0012] O documento FR 2996465 descreve um conjunto para a fil tração e distribuição de um gás e um líquido compreendendo uma bandeja distribuidora equipada com chaminés de distribuição e um suporte de filtração perfurado superior, sobre o qual é colocado um leito de filtração através do qual passam as chaminés da bandeja distribuidora. O suporte de filtração é mantido mecanicamente na bandeja distribuidora por meio de uma peça de cotovelo colocada entre o referido suporte e a bandeja distribuidora ou por um sistema de aparafusamento. A principal dificuldade na implementação deste sistema reside no preenchimento do meio filtrante, que deve ser feito uma vez que o suporte é instalado no reator e especialmente durante a desmontagem do sistema, o que envolve esvaziar o suporte antecipadamente de dentro do reator, dificultando ainda mais no caso de aglomeração (ou aglutinação) do meio filtrante.
[0013] O documento FR 3043339 descreve um conjunto de filtração e distribuição compreendendo uma bandeja distribuidora na qual as chaminés são fixadas e nas quais são colocados cestos de filtração, cada cesto sendo provido de um meio de suporte cooperando com uma chaminé da bandeja distribuidora com o objetivo de suportar o cesto de filtração. No entanto, este sistema apenas compreende uma espessura limitada do meio de filtração e, desta maneira, tem um tempo de vida limitado da função de filtração.
[0014] O objetivo da presente descrição é superar as deficiências acima mencionadas.
Sumário
[0015] Um primeiro objetivo da presente descrição é fornecer cestos removíveis empilháveis, permitindo em particular a sobreposição de vários leitos de filtração e uma melhor utilização do espaço situado por baixo da base superior do reator. Um segundo objetivo da presente descrição é a extensão do tempo de vida do leito de catalisador situado a jusante da bandeja distribuidora.
[0016] De acordo com um primeiro aspecto, as finalidades acima mencionadas, bem como outras vantagens, são obtidas por um cesto removível adequado para conter e manter pelo menos um meio filtrante para a filtração e distribuição de uma fase gasosa e uma fase líquida, e adequado para ser disposto a montante de um leito de catalisador fixo de um reator operando com fluxo paralelo descendente de gás-líquido, compreendendo o referido cesto removível:
[0017] uma base substancialmente horizontal e uma pluralidade de paredes laterais substancialmente verticais e/ou pelo menos uma parede lateral elipsoidal (substancialmente vertical), sendo a base e/ou pelo menos uma parede lateral permeável a gás e líquido, e
[0018] uma pluralidade de chaminés substancialmente verticais abertas em suas extremidades inferior e superior, cada chaminé com-preendendo uma parte inferior que compreende a extremidade inferior fixada à base e se estendendo entre as paredes laterais, e uma primeira chaminé do cesto removível que compreende uma parte superior que se estende acima do paredes laterais, e na qual
[0019] a parte superior da primeira chaminé é adequada para ser inserida em uma parte inferior de uma chaminé de outro cesto removível do mesmo tipo (por exemplo, em uma segunda chaminé de um cesto removível de acordo com o primeiro aspecto).
[0020] Como a primeira chaminé do cesto removível é capaz de ser inserida em uma chaminé de outro cesto removível, esta primeira chaminé pode fornecer uma função de orientação quando os cestos removíveis são empilhados. É, desta forma, possível sobrepor vários níveis de cestos removíveis a montante de um leito de catalisador do reator, tal como no espaço abaixo da base superior do reator. Além disso, dado que os riscos de bloqueio do leito de filtração se relacionam principalmente com os cestos removíveis dispostos ao nível dos níveis superiores, os cestos removíveis entupidos permanecem acessíveis para a sua substituição sem a necessidade de recorrer à remoção de cestos adicionais. Além disso, o bloqueio de um cesto provoca a redistribuição dos fluidos nos cestos a jusante, sem pôr em risco a função de filtragem em geral. A primeira chaminé também pode fornecer uma função de reforço estrutural durante o empilhamento e a formação das camadas de cestos removíveis.
[0021] O fluxo dos fluidos no caso de bloqueio de um leito de filtra ção também é melhorado, dado que os cestos removíveis são fornecidos com chaminés. Desta maneira, a distribuição do gás na parte central do reator é aumentada, melhorando a uniformidade do fluxo das fases dentro do leito do catalisador. Além disso, se um leito de filtração se tornar bloqueado, o líquido pode fluir de volta pelas paredes do cesto removível, em seguida, transbordar para fora do cesto removível no espaço entre dois cestos removíveis, e/ou fluir para um cesto removível adjacente, e/ou fluir com o gás para uma chaminé do cesto removível, preservando deste modo uma distribuição equilibrada dos fluidos abaixo da bandeja distribuidora. De acordo com uma ou mais modalidades, uma parte do líquido também pode derramar para o exterior no espaço anelar entre os cestos removíveis e a parede do reator.
[0022] De acordo com uma ou mais modalidades, a altura da parte superior da primeira chaminé é menor ou igual à altura da parte inferior de uma segunda chaminé do cesto removível. Deste modo, um primeiro cesto removível pode ser disposto sobre um segundo cesto removível de modo que a base do primeiro cesto removível se assente nas paredes laterais do segundo cesto removível.
[0023] De acordo com uma ou mais modalidades, as chaminés (por exemplo, as partes inferior e superior das chaminés) formam tubos com seções transversais circulares, e o diâmetro da parte inferior de uma segunda chaminé do cesto removível é maior do que o diâmetro da parte superior da primeira chaminé. Desta maneira, as etapas de fabricação das chaminés são reduzidas e o fluxo do gás é otimizado. Entende-se que as chaminés do cesto removível podem ser de qualquer forma, com a condição de que as partes superiores das chaminés do cesto removível são adequadas para serem inseridas nas partes inferiores das chaminés de um outro cesto removível de acordo com o primeiro aspecto.
[0024] De acordo com uma ou mais modalidades, o cesto removível também compreende uma segunda chaminé composta por uma parte superior que se estende acima das paredes laterais e na qual a parte superior da segunda chaminé é adequada para ser inserida em uma parte inferior de uma chaminé de um outro cesto (por exemplo, em uma primeira chaminé de um cesto removível de acordo com o primeiro aspecto). Como a segunda chaminé do cesto removível também se estende acima das paredes, a orientação para a sobreposição dos cestos, bem como a integridade estrutural da montagem formada pelas camadas dos cestos removíveis são melhoradas.
[0025] De acordo com uma ou mais modalidades, a altura da parte superior da segunda chaminé é menor ou igual à altura da parte inferior da primeira chaminé.
[0026] De acordo com uma ou mais modalidades, o diâmetro da parte inferior da primeira chaminé é maior do que o diâmetro da parte superior da segunda chaminé.
[0027] De acordo com uma ou mais modalidades, o cesto removível compreende pelo menos três paredes laterais substancialmente verticais. Desta maneira, os cestos podem ter a forma de um prisma triangular, de um paralelepípedo retangular (por exemplo, quadrado), de um prisma hexagonal, etc. De acordo com uma ou mais modalidades, as três paredes laterais formam um prisma triangular. De acordo com uma ou mais modalidades, o cesto removível é composto por quatro paredes laterais substancialmente verticais. De acordo com uma ou mais modalidades, as quatro paredes laterais formam um paralelepípedo retangular (por exemplo, quadrado). De acordo com uma ou mais modalidades, o cesto removível é composto por seis paredes laterais substancialmente verticais. De acordo com uma ou mais modalidades, as seis paredes laterais formam um prisma hexagonal. De acordo com uma ou mais modalidades, a parede lateral elipsoidal (substancialmente vertical) forma um cilindro circular.
[0028] De acordo com uma ou mais modalidades, o cesto removível compreende quatro paredes laterais substancialmente verticais que formam um paralelepípedo retangular que compreende uma cavidade que consiste em dois paralelepípedos retangulares adjacentes de base quadrada, estando cada uma das primeira e segunda chaminés dispostas no centro dos paralelepípedos retangulares de base quadrada. Deste modo, os cestos removíveis de um nível podem ser dispostos em uma configuração perpendicular à dos cestos removíveis de um nível adja- cente, reduzindo significativamente o espaço deixado livre entre os cestos removíveis. De acordo com uma ou mais modalidades, as duas primeiras paredes laterais opostas têm uma largura substancialmente igual a duas vezes a largura das outras duas paredes laterais, com o objetivo de, desta maneira, formar a referida cavidade composta por dois paralelepípedos retangulares de base quadrada adjacentes.
[0029] De acordo com uma ou mais modalidades, as alturas das partes superiores da primeira e segunda chaminés são substancialmente iguais. Deste modo, o empilhamento das camadas de cestos removíveis é facilitado, porque é obtido um maior número de orientações possíveis dos cestos removíveis. De acordo com uma ou mais modalidades, as alturas das partes superiores da primeira e segunda chaminés são diferentes. Deste modo, os cestos podem ser configurados previamente com o objetivo de restringir o seu empilhamento de acordo com orientações predefinidas.
[0030] De acordo com uma ou mais modalidades, pelo menos uma dentre a pluralidade de chaminés tem uma altura menor ou igual a duas vezes a altura das paredes laterais (por exemplo, a altura da parte superior da referida chaminé é substancialmente menor ou igual à altura das paredes laterais).
[0031] De acordo com uma ou mais modalidades, pelo menos uma dentre a pluralidade de chaminés do cesto removível é permeável ao gás.
[0032] De acordo com uma ou mais modalidades, as extremidades superiores da pluralidade de chaminés são adequadas para estarem situadas acima da camada de meio filtrante. Desta forma, o líquido é guiado com o objetivo de passar, preferencialmente, pelo leito de filtração.
[0033] De acordo com uma ou mais modalidades, pelo menos uma dentre as extremidades superiores da pluralidade de chaminés do cesto removível compreende uma tela, tornando possível, em particular, limitar salpicos de líquido não filtrado para o interior das chaminés para a passagem de gás dos cestos.
[0034] De acordo com uma ou mais modalidades, a base e/ou as pa redes laterais compreendem um reforço periférico. Desta maneira, a integri-dade estrutural do cesto removível é reforçada. De acordo com uma ou mais modalidades, a base e/ou as paredes laterais compreendem um elemento de separação aberto, tal como uma tela de metal, por exemplo, do tipo Johnson conhecido por um perito na tecnologia, ou uma placa de metal perfurada com aberturas, em que o tamanho da malha da tela ou das aberturas é tal que esta última é estritamente menor do que a dimensão média dos elementos constituintes do meio de filtração suportado pelo cesto removível.
[0035] De acordo com uma ou mais modalidades, o cesto removível também compreende pelo menos um reforço adequado para enrijecer o cesto removível. De acordo com uma ou mais modalidades, o pelo menos um reforço constitui um ponto de fixação do cesto removível para manusear o cesto removível. De acordo com uma ou mais modalidades, o pelo menos um reforço liga pelo menos um elemento selecionado dentre a base, as paredes e as chaminés do cesto removível a pelo menos um outro elemento selecionado dentre a base, as paredes e as chaminés do cesto removível. Desta forma, a integridade estrutural do cesto removível é reforçada e o manuseio do cesto removível é facilitado.
[0036] De acordo com uma ou mais modalidades, o cesto removível compreende pelo menos uma camada de meio filtrante.
[0037] De acordo com uma ou mais modalidades, o cesto removível compreende uma tela de proteção perfurada, opcionalmente removível, configurada para ser disposta acima da camada superior do meio de filtração. Desta forma, o meio de filtração permanece disposto dentro do cesto removível e não é expelido durante os passos de manipulação e os passos de operação do reator. Em particular, a tela de proteção permite que os cestos removíveis preenchidos com o meio filtrante sejam retirados, orientando-os em um ângulo em relação à horizontal, de modo a facilitar a sua passagem através de uma abertura de saída formada no reator (por exemplo, uma escotilha de inspeção), sem a perda do meio filtrante.
[0038] De acordo com uma ou mais modalidades, o cesto removível também compreende um elemento de ligação para ligar uma parede lateral do cesto removível a uma parede lateral de um cesto removível adjacente. Desta forma, a integridade estrutural dos níveis de cestos removíveis é reforçada. De acordo com uma ou mais modalidades, o elemento de ligação compreende uma aba (por exemplo, uma placa) para cobrir, pelo menos parcialmente, o espaço entre o cesto removível e o cesto removível adjacente. De acordo com uma ou mais modalidades, o elemento de ligação está firmemente fixado ao cesto removível. Deste modo, o líquido é guiado com o objetivo de passar preferencialmente através do leito de filtração e não entre os dois cestos removíveis.
[0039] De acordo com uma ou mais modalidades, o cesto removível é adequado para ser colocado sobre os meios de distribuição de uma bandeja perfurada do reator, o cesto removível sendo composto por meios de suporte que cooperam com pelo menos um dos meios de distribuição da bandeja perfurada. Deste modo, as operações de montagem e desmontagem ainda são facilitadas, dado que os cestos removíveis são suportados diretamente pela bandeja perfurada.
[0040] De acordo com um segundo aspecto, as finalidades acima mencionadas, bem como outras vantagens, são obtidas por um cesto removível adequado para conter e manter pelo menos um meio filtrante para a filtração e distribuição de uma fase gasosa e de uma fase líquida, e adequado para ser disposto a montante de um leito de catalisador fixo de um reator que opera com fluxo paralelo descendente de gás-líquido, sendo o referido cesto removível composto por:
[0041] uma base substancialmente horizontal e uma pluralidade de paredes laterais substancialmente verticais e/ou pelo menos uma parede lateral elipsoidal (substancialmente vertical), sendo a base e/ou pelo menos uma parede lateral permeável a gás e a líquido; e
[0042] uma pluralidade de chaminés substancialmente verticais abertas em suas extremidades inferior e superior, cada chaminé sendo composta por uma parte inferior que compreende uma extremidade inferior fixada à base e se estendendo entre as paredes laterais, e uma primeira chaminé do cesto removível que compreende uma parte superior que se estende acima das paredes laterais, e
[0043] na qual
[0044] as partes inferior e superior das chaminés têm uma forma substancialmente tubular, de modo que a forma definida pela seção transversal da parte superior da primeira chaminé pode ser rodeada pela forma definida pela seção transversal da parte inferior de uma segunda chaminé do cesto removível (todas as modalidades de acordo com o primeiro aspecto são aplicáveis às modalidades de acordo com o segundo aspecto).
[0045] De acordo com uma ou mais modalidades, uma segunda chaminé do cesto removível compreende uma parte superior que se estende acima das paredes laterais, e a forma definida pela seção transversal da parte inferior da primeira chaminé pode envolver a forma definida pela seção transversal da parte superior da segunda chaminé.
[0046] De acordo com um terceiro aspecto, os objetivos acima men cionados, bem como outras vantagens, são obtidos por um dispositivo para a filtração e distribuição de uma fase gasosa e de uma fase líquida, adequado para ser colocado a montante de um leito de catalisador fixo de um reator que opera com um fluxo paralelo descendente de gás- líquido, o referido cesto removível sendo composto por:
[0047] uma bandeja perfurada que se prolonga em um plano hori zontal sobre o qual estão presos meios de distribuição, tais como as chaminés verticais tendo opcionalmente uma seção transversal circular, substancialmente vertical e aberta nas suas extremidades superior e inferior, estando os referidos meios de distribuição equipados com aberturas por, pelo menos, uma fracção de sua altura; e
[0048] uma pluralidade de cestos removíveis de acordo com o pri meiro aspecto e/ou o segundo aspecto disposto sobre os meios de dis-tribuição.
[0049] Para além da sua função de suporte para os cestos removí veis, os meios de distribuição da bandeja perfurada podem proporcionar uma função de orientação durante a instalação dos referidos cestos removíveis.
[0050] Outra vantagem do dispositivo de filtração e distribuição é derivada do fato de que o carregamento dos cestos removíveis com o meio filtrante pode ser feito fora do reator, o que facilita e acelera bastante a operação, o último sendo limitado, então, a instalar os cestos removíveis carregados acima da bandeja perfurada. Além disso, a altura das partículas de filtração em cada cesto removível pode ser ajustada com muita precisão, de cesto a cesto.
[0051] De acordo com uma ou mais modalidades, os meios de dis tribuição compreendem um elemento deflector, o que torna possível, em particular: suportar os cestos removíveis; fechar a extremidade superior dos meios de distribuição; impedir a introdução da fase líquida através da abertura da extremidade superior dos meios de distribuição, enquanto permite que a fase gasosa passe para o interior da zona lateral da parte superior dos meios de distribuição.
[0052] De acordo com uma ou mais modalidades, o cesto removível é adequado para ser colocado sobre os meios de distribuição de uma bandeja perfurada do reator, o cesto removível compreendendo meios de suporte que cooperam com os meios de distribuição da bandeja perfurada. De acordo com uma ou mais modalidades, os meios de suporte compreendem a base do cesto removível.
[0053] De acordo com uma ou mais modalidades, os cestos remo víveis são dispostos com o objetivo de formar um primeiro nível de cestos removíveis sobre os meios de distribuição. De acordo com uma ou mais modalidades, os cestos removíveis são dispostos com o objetivo de formar, pelo menos, um nível adicional de cestos removíveis sobre o primeiro nível de cestos removíveis.
[0054] De acordo com uma ou mais modalidades, os cestos remo víveis são dispostos de modo a que uma chaminé do cesto removível esteja alinhada em relação a um dos meios de distribuição da bandeja perfurada, e o elemento deflector dos referidos meios de distribuição compreende aberturas permitindo a passagem de gás entre a referida chaminé do cesto removível e os referidos meios de distribuição. Deste modo, o acesso de gás através do dispositivo de filtração e distribuição é facilitado.
[0055] De acordo com uma ou mais modalidades, os cestos remo víveis são dispostos de modo a que uma chaminé do cesto removível seja deslocada em relação aos meios de distribuição. Deste modo, a mistura de gás e líquido no espaço de coleta entre a base dos cestos removíveis e a bandeja perfurada é facilitada.
[0056] De acordo com uma ou mais modalidades, os cestos remo víveis de um mesmo nível são dispostos paralelamente uns aos outros e deslocados em relação aos cestos removíveis de um nível adjacente. De acordo com uma ou mais modalidades, os cestos removíveis de um e o mesmo nível são dispostos perpendicularmente aos cestos removíveis de um nível adjacente. Desta forma, a integridade estrutural dos níveis sucessivos de cestos removíveis é reforçada.
[0057] De acordo com uma ou mais modalidades, a pluralidade de cestos removíveis é disposta de modo a formar uma sucessão de camadas em forma de pirâmide. Deste modo, os cestos removíveis podem ser dispostos no espaço abaixo da base superior do reator, otimizando, desta maneira, o espaço disponível no reator.
[0058] De acordo com uma ou mais modalidades, os meios de su porte compreendem pelo menos uma das paredes laterais do cesto removível cooperando com os meios de distribuição.
[0059] De acordo com uma ou mais modalidades, os meios de suporte compreendem um tubo preso à base do cesto removível cujo diâmetro é substancialmente maior do que o dos meios de distribuição, estando o referido tubo fechado em uma extremidade superior e aberto em uma extremidade inferior de modo que o tubo é adequado para receber um meio de distribuição e, desta maneira, para descansar sobre o mesmo.
[0060] De acordo com uma ou mais modalidades, o tubo compre ende uma ou mais aberturas em uma seção adjacente à sua extremidade superior, de modo a permitir que a fase gasosa se difunda dentro dos meios de distribuição.
[0061] De acordo com uma ou mais modalidades, o tubo é permeá vel à fase líquida e opcionalmente capaz de reter a fase sólida constituída pelo meio de filtração.
[0062] De acordo com uma ou mais modalidades, o tubo é poroso ao longo da sua altura, de modo a permitir também a passagem da fase líquida acumulada no nível do meio de filtração para o interior dos meios de distribuição. Por exemplo, as aberturas são distribuídas sobre a altura do tubo com um passo regular entre as aberturas. Alternativamente, o tubo é produzido a partir de uma tela perfurada, por exemplo do tipo Johnson.
[0063] De acordo com uma ou mais modalidades, os meios de su porte compreendem uma pluralidade de braços verticais fixados à base do cesto removível e equipados com meios de fixação configurados para cooperar com os meios de distribuição.
[0064] De acordo com uma ou mais modalidades, os cestos remo víveis situados na periferia do referido dispositivo de filtragem e distribuição têm, pelo menos, uma parede lateral com uma curvatura. Esta modalidade torna possível, em particular, produzir um dispositivo de filtragem e distribuição que possa coincidir com a curvatura da parede do reator no qual está instalado, de modo a cobrir a seção transversal do reator de uma forma compacta.
[0065] De acordo com uma ou mais modalidades, dois cestos removíveis adjacentes são separados por um espaço livre ou por uma folga funcional de modo a permitir a sua instalação e a sua remoção cesto a cesto. De acordo com uma ou mais modalidades, este espaço livre é de 1 a 20 mm, tal como de 1 a 10 mm.
[0066] De acordo com um quarto aspecto, as finalidades acima mencionadas, bem como outras vantagens, são obtidas por um reator adequado para operar com um fluxo paralelo descendente de gás-líquido que compreende, na direção do fluxo dos fluidos: um leito de catalisador fixo; e
[0067] um dispositivo de filtração e distribuição para uma fase ga sosa e para uma fase líquida de acordo com o terceiro aspecto disposto a montante do leito de catalisador.
[0068] De acordo com uma ou mais modalidades, o dispositivo de filtragem e distribuição é disposto no reator de modo a deixar uma zona livre substancialmente anular entre a parede do reator e as paredes dos cestos periféricos removíveis adjacentes à parede do reator. De acordo com uma ou mais modalidades, a zona anular é de 2% a 50%, tal como de 5% a 20%, da seção transversal do reator.
[0069] De acordo com uma ou mais modalidades, a pluralidade de cestos removíveis está disposta no reator de modo a encher uma zona de base superior (isto é, a cúpula superior) do reator.
[0070] De acordo com uma ou mais modalidades, o reator é um re ator adequado para operar com fluxo paralelo descendente de goteja- mento gás-líquido, com uma velocidade de líquido compreendida entre 0,1 e 5 cm/s, por exemplo, compreendida entre 0,1 e 1 cm/s (no caso dos reatores de hidrotratamento), ou compreendida entre 1,1 e 5 cm/s (no caso dos reatores de hidrogenação seletiva).
[0071] De acordo com uma ou mais modalidades, por razões de fa cilidade de manutenção, os cestos removíveis têm uma dimensão menor do que a de uma escotilha de inspeção formada no reator.
[0072] De acordo com um quinto aspecto, os objetivos acima men cionados, bem como outras vantagens, são obtidos por um processo de hidrotratamento e/ou hidrocraqueamento de uma matéria-prima contendo hidrocarbonetos contendo pelo menos uma fração de hidrocarbo- netos com um teor de enxofre de pelo menos 0,5% em peso, e/ou uma temperatura de ebulição inicial de pelo menos 300°C, e/ou uma temperatura de ebulição final de pelo menos 500°C, na qual a matéria-prima é introduzida em um reator de acordo com o quarto aspecto. A aplicação principalmente sob consideração é o tratamento catalítico de cortes pesados de petróleo, mesmo se os dispositivos de filtração e distribuição de acordo com a presente descrição puderem ser aplicados a qualquer tratamento (por exemplo, hidrogenação) de cortes de petróleo carregados com partículas de entupimento ou elementos precursores de formação de coque, o que pode causar o entupimento do leito fixo.
[0073] As modalidades de acordo com os aspectos referidos acima, bem como outras características e vantagens dos dispositivos de acordo com os aspectos acima mencionados, tornar-se-ão evidentes na leitura da seguinte descrição não limitativa, dada apenas a título de ilustração e com referência aos desenhos que se seguem.
Breve Descrição dos Desenhos
[0074] A FIG. 1 é uma vista de perfil esquemática de um cesto re movível de acordo com modalidades da presente descrição.
[0075] A FIG. 2 é uma vista esquemática em corte do cesto removí vel da FIG. 1, sobre o qual está colocado um meio filtrante.
[0076] A FIG. 3 é uma vista inferior esquemática do cesto removível nas FIGURAS 1 e 2.
[0077] A FIG. 4 é uma vista lateral esquemática de um cesto remo vível de acordo com as modalidades da presente descrição.
[0078] A FIG. 5 é uma vista inferior esquemática do cesto removível na FIG. 4.
[0079] A FIG. 6 é uma vista lateral esquemática de um cesto remo vível de acordo com as modalidades da presente descrição.
[0080] A FIG. 7 é uma vista inferior esquemática do cesto removível na FIG. 6.
[0081] A FIG. 8 é uma vista lateral esquemática de um cesto remo vível de acordo com as modalidades da presente descrição.
[0082] A FIG. 9 é uma vista lateral esquemática de um cesto remo vível de acordo com as modalidades da presente descrição.
[0083] A FIG. 10 é uma vista de perfil esquemática de um cesto re movível de acordo com as modalidades da presente descrição.
[0084] A FIG. 11 é uma vista esquemática em corte transversal de uma parte de um reator que compreende um dispositivo de filtração e distribuição de acordo com as modalidades da presente descrição.
[0085] A FIG. 12 é uma vista lateral em diagrama dos cestos remo víveis de acordo com modalidades da presente descrição em que os meios de filtração estão dispostos.
[0086] A FIG. 13 é uma vista superior esquemática de cestos remo víveis de acordo com as modalidades da presente descrição.
[0087] Geralmente, elementos semelhantes são denotados por re ferências idênticas nas figuras.
Descrição Detalhada
[0088] De acordo com o primeiro aspecto e com o segundo aspecto, a presente descrição refere-se a um cesto removível adequado para conter e manter pelo menos um meio de filtração para a filtração e a pré- distribuição de uma fase gasosa e de uma fase líquida, e adequado para ser colocado a montante de um leito de catalisador fixo de um reator que opera com um fluxo paralelo descendente de gás-líquido.
[0089] Com referência às FIGURAS 1, 2 e 3, o cesto removível des tina-se a ser preenchido com um meio de filtração M e compreende uma base substancialmente horizontal 1 e uma pluralidade de paredes laterais substancialmente verticais 2, de preferência da mesma altura, as paredes delimitando uma seção transversal do cesto removível (ou seja, uma seção transversal horizontal ou uma seção transversal perpendicular à altura do cesto). Neste exemplo, a base 1 é permeável ao gás e ao líquido. Por outro lado, de acordo com a configuração escolhida, pelo menos um elemento escolhido a partir da base e das paredes laterais é permeável ao gás e ao líquido. Neste exemplo, o cesto removível é composto por quatro paredes laterais 2 com o objetivo de formar um paralelepípedo retangular. Por outro lado, de acordo com a configuração escolhida, o cesto removível pode ser composto por um número diferente de paredes laterais com o objetivo de formar, por exemplo, um prisma que é triangular, quadrado, hexagonal, etc. O cesto removível também pode compreender uma única parede lateral elipsoidal 2 com o objetivo de formar uma cavidade cilíndrica circular ou ser composto por, pelo menos, uma parede lateral curva 2. Por exemplo, os cestos removíveis destinados a serem dispostos ao longo da parede do reator podem ter uma curvatura em pelo menos uma parede lateral 2.
[0090] O cesto removível também compreende chaminés, tais como uma primeira chaminé 3 e uma segunda chaminé 4, que são substancialmente verticais e abertas nas suas extremidades inferior 5 e superior 6. A primeira e segunda chaminés 3 e 4 compreendem, cada uma, uma parte inferior 7 que compreende a extremidade inferior 5 fixada à base 1 e se estendendo entre as paredes laterais 2. Além disso, a primeira chaminé 3 também compreende uma parte superior 8 que se estende acima das paredes laterais 2.
[0091] Como indicado nas FIGURAS 1, 2 e 3, a parte superior 8 da primeira chaminé 3 pode ser adequada para ser inserida em uma parte inferior 7 de uma chaminé de outro cesto removível, por exemplo, em uma parte inferior 7 de uma segunda chaminé 4 de um cesto removível de acordo com o primeiro e o segundo aspectos, tal como, por exemplo, substancialmente idêntico ao cesto removível mostrado nas FIGURAS 1, 2 e 3. Deste modo, os cestos removíveis podem ser empilhados de modo que vários níveis de cestos removíveis possam ser sobrepostos a montante do leito de catalisador do reator.
[0092] De acordo com uma ou mais modalidades, as partes inferior 7 e superior 8 da primeira chaminé 3, bem como a parte inferior 7 da segunda chaminé 4, têm uma forma substancialmente tubular, de modo que a forma da seção transversal da parte superior 8 da primeira chaminé 3 pode ser envolvida pela forma da seção transversal da parte inferior 7 da segunda chaminé 4. Por exemplo, como indicado na FIG. 3, as partes inferior 7 e superior 8 das chaminés 3 e 4 podem formar tubos com uma seção transversal circular de modo a que o diâmetro D2 da parte inferior 7 da segunda chaminé 4 seja superior ao diâmetro d1 da parte superior 8 da primeira chaminé 3. Entende-se que as chaminés do cesto removível podem ser de qualquer forma, com a condição de que as partes superiores 8 das chaminés do cesto removível sejam adequadas para serem inseridas nas partes inferiores 7 das chaminés de um outro cesto removível de acordo com o primeiro e o segundo aspectos.
[0093] Como indicado na FIG. 2, a altura h1 da parte superior 8 da primeira chaminé 3 é menor ou igual à altura H2 da parte superior 7 da segunda chaminé 4. Deste modo, a base 1 do cesto removível pode ser apoiada pelas paredes laterais 2 de outro cesto removível. Além disso, se o leito de filtração ficar bloqueado, os líquidos podem fluir de preferência com o gás para as chaminés do cesto removível.
[0094] Como indicado na FIG. 2, as extremidades superiores 6 das primeira e segunda chaminés 3 e 4 são adequadas para estarem situadas acima da camada de meio de filtração M, de modo que o líquido passe preferencialmente através do leito de filtração.
[0095] No exemplo indicado na FIG. 3, duas primeiras paredes la terais opostas 2 têm uma largura L substancialmente igual a duas vezes a largura l das outras duas paredes laterais 2. Deste modo, as paredes laterais formam uma cavidade que consiste em dois paralelepípedos retangulares adjacentes de base quadrada. Neste exemplo, cada uma das primeira e segunda chaminés 3 e 4 está disposta no centro de um dos referidos paralelepípedos retangulares de base quadrada. Por exemplo, as chaminés 3 e 4 estão dispostas a uma distância substancialmente igual a L/4 de três das paredes laterais 2 e a uma distância substancialmente igual a 3L/4 da quarta parede lateral 2. Desta maneira, os cestos removíveis de um e o mesmo nível de cestos removíveis pode ser organizado em uma configuração perpendicular àquela dos cestos removíveis de um nível adjacente. Entende-se que outras configurações estruturais são possíveis, de modo que os cestos removíveis sejam empilháveis perpendicularmente sobre outros cestos removíveis.
[0096] De acordo com uma ou mais modalidades, a face superior do cesto removível é pelo menos parcialmente, de preferência inteiramente, aberta, com o objetivo de permitir o fácil carregamento e descarregamento do meio de filtração M, podendo estas operações ser realizadas quando o reator está parado e, em geral, do lado de fora do último. Além disso, o cesto removível pode compreender uma tela de proteção perfurada 9 (FIG. 2), opcionalmente removível, disposta acima da camada superior do meio de filtração M, com o objetivo de envolver o meio de filtração M no interior do cesto removível.
[0097] Com referência às FIGURAS 4 e 5, a segunda chaminé 4 do cesto removível pode compreender uma parte superior 8 que se estende acima das paredes laterais 2 de modo que a parte superior 8 da segunda chaminé 4 também é adequada para ser inserida em uma parte inferior 7 de uma chaminé de um outro cesto removível, isto é, em uma parte inferior 7 de uma primeira chaminé 3 de um cesto removível de acordo com o primeiro e o segundo aspectos, tal como, por exemplo, substancialmente idêntico ao cesto removível mostrado nas FIGURAS 4 e 5.
[0098] De acordo com uma ou mais modalidades, a forma definida pela seção transversal da parte inferior 7 da primeira chaminé 3 é adequada para envolver a forma definida pela seção transversal da parte superior 8 da segunda chaminé 4. Como as duas chaminés 3 e 4 do cesto removível, ambas, se estendem acima das paredes laterais 2, a guia para a sobreposição dos cestos é melhorada. Por exemplo, como indicado na FIG. 5, as partes inferior 7 e superior 8 das chaminés 3 e 4 podem formar tubos com uma seção transversal circular de modo que o diâmetro D1 da parte inferior 7 da primeira chaminé 3 seja maior do que o diâmetro d2 da parte superior 8 da segunda chaminé 4. Neste exemplo, o diâmetro d2 da parte superior 8 e o diâmetro D2 da parte inferior da segunda chaminé 4 são substancialmente iguais. Por outro lado, d2 e D2 podem ser diferentes com a condição de que D2>d1 e D1>d2.
[0099] Como indicado na FIG. 4, a altura h2 da parte superior 8 da segunda chaminé 4 é menor ou igual à altura H1 da parte inferior 7 da primeira chaminé 3.
[0100] Com referência às FIGURAS 6 e 7, as alturas das partes su periores 8 da primeira e segunda chaminés 3 e 4 podem ser substancialmente iguais. Deste modo, é obtida uma maior escolha de orientação dos cestos empilháveis. Entende-se que as referidas alturas das partes superiores 8 da primeira e segunda chaminés 3 e 4 podem ser diferentes, de modo que o empilhamento dos cestos removíveis seja pré-ori- entado. Neste exemplo, os diâmetros d1 e d2 das partes superiores 8 da primeira e segunda chaminés 3 e 4 são substancialmente iguais; os diâmetros D1 e D2 das partes inferiores 7 da primeira e segunda chaminés 3 e 4 são substancialmente iguais. Entende-se que outras configurações são possíveis com a condição de que D2>d1 e D1>d2.
[0101] De acordo com uma ou mais modalidades, com referência às FIGURAS 4 e 6, quando a altura H1 da parte inferior 7 da primeira chaminé 3 e/ou a altura H2 da parte inferior 7 da segunda chaminé 4 são inferiores à altura Hp das paredes laterais 2, a chaminé correspondente pode também compreender uma parte intermediária que se prolonga acima da parte inferior 7, por exemplo, se prolongando a partir da parte inferior 7 para a parte superior 8 da referida chaminé.
[0102] Com referência à FIG. 8, pelo menos uma das primeira e se gunda chaminés 3 e 4 pode ter uma altura (H3 e/ou H4) substancialmente igual a duas vezes a altura Hp das paredes laterais 2. Com referência à FIG. 9, as alturas H3 e H4 são substancialmente iguais a duas vezes a altura Hp das paredes laterais 2. Por outras palavras, no exemplo da FIG. 9, as alturas h1, h2, H1 e H2 são substancialmente iguais.
[0103] Com referência à FIG. 10, pelo menos uma das extremida des superiores 6 da primeira e segunda chaminés 3 e 4 pode compreender uma tela 10, tornando possível, em particular, evitar qualquer salpico de líquido não filtrado que passe diretamente através da primeira chaminé 3 e/ou da segunda chaminé 4. Além disso, a base 1 e/ou as paredes laterais 2 podem compreender um reforço periférico 11, tornando possível, em particular, reforçar a integridade do cesto removível, e/ou um elemento de separação aberto 12, tal como uma tela ou placa de metal que seja permeável ao gás e/ou ao líquido. Além disso, pelo menos uma dentre a pluralidade de chaminés 3 e 4 do cesto removível também pode ser aberta para ser permeável ao gás.
[0104] Como indicado na FIG. 10, o cesto removível pode também compreender reforços 13 adequados para enrijecer o cesto removível, sendo os reforços 13 capazes de atuar, em particular, como pontos de fixação para o cesto removível durante o manuseamento. Neste exemplo, os reforços 13 estão ligados às chaminés 3 e 4 e às paredes laterais 2. Entende-se que os reforços 13 também podem ligar as paredes laterais 2 uma à outra e/ou a base 1 a pelo menos um elemento selecionado dentre as chaminés 3 e 4 e as paredes laterais 2.
[0105] Além disso, o cesto removível pode compreender um elemento de ligação 14, tal como uma aba (por exemplo, placa) para ligar uma parede lateral 2 do cesto removível a uma parede lateral de um cesto removível adjacente e, opcionalmente, cobrir o espaço entre o cesto removível e o cesto removível adjacente. De acordo com uma ou mais modalidades, o elemento de ligação 14 pode ser firmemente fixado ao cesto removível. Desta forma, a integridade estrutural dos níveis de cestos removíveis é reforçada e o líquido passa, de preferência, através do leito de filtração. De acordo com uma ou mais modalidades, a montagem de cestos removíveis é ajustada de modo a cobrir toda a seção transversal do reator, deixando apenas um espaço anular livre no reator, bem como um espaço livre ou folga funcional entre as paredes laterais dos cestos removíveis adjacentes, de modo a permitir que sejam movidos individualmente para a inserção ou a retirada, bem como para posicionar os elementos de ligação 14.
[0106] Com referência à FIG. 11, o cesto removível pode ser ade quado para ser disposto nos meios de distribuição 15 de uma bandeja perfurada 16 do reator 17, o cesto removível compreendendo meios de suporte 18 que cooperam com os meios de distribuição 15 da bandeja perfurada 16. Deste modo, as operações de montagem e desmontagem ainda são facilitadas, dado que os cestos removíveis são suportados diretamente pelos meios de distribuição 15.
[0107] De acordo com o terceiro aspecto, a presente descrição re fere-se também a um dispositivo de filtração e distribuição para uma fase gasosa e uma fase líquida destinadas a alimentar um reator catalítico que opera em uma matéria-prima de gás e líquido, preferencialmente sob um regime de fluxo chamado regime de gotejamento, por exemplo, tendo uma velocidade de superfície líquida compreendida entre 0,1 cm/s e 5 cm/s.
[0108] Como indicado na FIG. 11, o dispositivo de filtração e distri buição para as fases líquida e gasosa pode ser disposto a montante de um leito de catalisador fixo 19 de um reator 17 que opera com um fluxo paralelo descendente de gás-líquido. Neste exemplo, o invólucro (jaqueta) do reator 17 é delimitado por uma parede 20, em geral tendo uma seção transversal circular. O dispositivo de filtração e distribuição compreende uma bandeja perfurada 16 (também chamada bandeja de distribuição, bandeja sólida ou placa sólida) cuja função é converter o jato bifásico que entra no reator 17 em uma mistura de gás/líquido que seja uniformemente distribuída sobre a superfície do leito de catalisador fixo 19 colocado a jusante da referida bandeja perfurada 16 e que incorpora, como opção, uma função de filtração pela instalação de uma ou mais camadas de filtração.
[0109] Com referência à FIG. 11, o dispositivo de filtração e distri buição compreende a bandeja perfurada 16 na qual estão presos meios de distribuição 15, tais como as chaminés verticais, que passam através da bandeja perfurada 16. Por exemplo, os meios de distribuição 15 podem ser fechados nas suas extremidades superiores 21 e abertos nas suas extremidades inferiores 22 e, como opção, perfurados com aberturas laterais 23 distribuídas ao longo da altura dos meios de distribuição 15. Deve ser notado que as aberturas laterais 23 formadas nos meios de distribuição 15 podem estar na forma de ranhuras. Cada meio de distribuição 15 compreende também uma abertura lateral 24 situada por baixo da extremidade superior fechada 21, com o objetivo de permitir a introdução da fase gasosa.
[0110] De acordo com uma ou mais modalidades, a bandeja perfu rada 16 compreende uma seção transversal que corresponde à do invólucro do reator 17. Por exemplo, se o reator 17 tiver uma seção transversal circular, a dimensão da seção transversal da bandeja perfurada 16 corresponde ao diâmetro interno do reator 17.
[0111] Como indicado na FIG. 11, a extremidade inferior 22 do meio de distribuição 15 abre ao nível com, ou abaixo, da bandeja perfurada 16 e acima do leito de catalisador fixo 19. De acordo com uma ou mais modalidades, o reator também compreende um elemento de dispersão 25 (por exemplo, uma tela de metal), disposta abaixo da bandeja perfurada 16, cuja função é quebrar e dispersar o jato de mistura de gás/lí- quido que é expelido a partir da extremidade inferior 22 do meio de distribuição 15. Nota-se que a extremidade superior aberta 21 do meio de distribuição 15 é tapada com um elemento deflector 26, tal como uma placa, que impede a introdução da fase líquida através da abertura lateral 24 adjacente à extremidade superior 21, mas permite que a fase gasosa passe pela zona lateral da parte superior.
[0112] Como indicado na FIG. 11, o dispositivo de filtração e distri buição também incorpora uma função de filtração proporcionada por uma pluralidade de cestos removíveis de acordo com o primeiro aspecto e/ou com o segundo aspecto dispostos acima da bandeja perfurada 16 e os quais são suportados pelo mesmo. Neste exemplo, os cestos removíveis são empilhados em vários níveis em um e mesmo plano (as bordas mais longas de todos os cestos são paralelas entre si). O cesto removível também compreende meios de suporte 18 que cooperam com os meios de distribuição 15 da bandeja perfurada 16. No exemplo da FIG. 11, os meios de suporte 18 correspondem à base 1 do cesto removível, cujas dimensões principais (por exemplo, comprimento e largura, diâmetro) são substancialmente maiores do que as dos meios de distribuição 15. Para além da sua função de suporte para os cestos removíveis, os meios de distribuição 15 da bandeja perfurada 16 podem proporcionar uma função de guia durante a instalação dos referidos cestos removíveis no reator 17.
[0113] De acordo com uma ou mais modalidades, quando o cesto re movível está disposto de modo que uma das suas chaminés esteja alinhada com um meio de distribuição 15 da bandeja perfurada 16, o elemento deflector 26 dos referidos meios de distribuição 15 compreende aberturas permitindo a passagem do fluido gasoso entre a chaminé do cesto removível e os meios de distribuição 15. De acordo com uma ou mais modalidades, a base 1 do cesto removível e/ou o elemento deflector 26 compreendem respectivamente elementos de posicionamento complementares (do tipo macho/fêmea) adequados para engatar uns com os outros, assegurando deste modo que o cesto removível seja mantido no lugar em relação à bandeja perfurada 16.
[0114] De acordo com uma ou mais modalidades, os cestos remo víveis são dispostos de modo a que uma chaminé do cesto removível seja deslocada em relação aos meios de distribuição 15. Desta forma, a mistura de gás e líquido no espaço de coleta E entre a base dos cestos removíveis e a bandeja perfurada 16 é facilitada.
[0115] Vantajosamente, o uso de elementos de fixação tais como parafusos para fixar os cestos removíveis não é necessário, pois os cestos removíveis podem ser posicionados lado a lado, em filas, de modo que os meios de suporte 18 cooperem com os meios de distribuição 15. Será percebido que os meios de suporte 18 podem corresponder a outros elementos do cesto removível. Por exemplo, de acordo com uma ou mais modalidades, os meios de suporte 18 compreendem pelo menos uma das primeira e segunda chaminés 3 e 4 do cesto removível cooperando com os meios de distribuição 15 de modo que os meios de distribuição 15 possam ser inseridos nas partes inferiores 7 das chaminés dos cestos removíveis. De acordo com uma ou mais modalidades, uma saliência que se prolonga para dentro pode ser proporcionada nas partes inferiores 7 das chaminés 3 e 4 do cesto removível, sendo a saliência adequada para repousar sobre os meios de distribuição 15. De acordo com uma ou mais modalidades, os meios de distribuição 15 podem ser desprovidos dos elementos defletores 26 com o objetivo de permitir uma melhor passagem do gás.
[0116] De acordo com uma ou mais modalidades, os meios de suporte 18 podem ser definidos como indicado no documento FR 3043339. De acordo com uma ou mais modalidades, os meios de suporte 18 compreendem pelo menos uma das paredes laterais 2 do cesto removível cooperando com os meios de distribuição 15. De acordo com uma ou mais modalidades, os meios de suporte 18 podem ser apresentados na forma de um tubo (não mostrado) preso à base 1 do cesto removível, cujo diâmetro é substancialmente maior do que o dos meios de distribuição 15. O tubo é fechado na sua extremidade superior por uma placa e aberto na sua extremidade inferior de modo que o tubo é adequado para receber um meio de distribuição 15 da bandeja perfurada 16. Uma vez que o cesto removível é instalado, ele repousa sobre os meios de distribuição por meio da placa do tubo fixada à base 1 do cesto removível. Notar-se-á ainda que a seção adjacente à extremidade superior do referido tubo pode compreender aberturas que se comunicam com a abertura lateral 24 dos meios de distribuição 15, sobre os quais é montada de modo a permitir a passagem do fluxo gasoso no tubo, e em seguida, nos meios de distribuição 15 da bandeja perfurada 16. De acordo com uma ou mais modalidades, em que os meios de distribuição 15 estão equipados com aberturas distribuídas ao longo da sua altura, os tubos também são porosos sobre pelo menos a metade inferior da sua altura, por exemplo sobre toda a sua altura, com o objetivo de permitir a passagem da fase líquida limpa a partir dos cestos removíveis para os meios de distribuição 15. De acordo com uma ou mais modalidades, os meios de suporte 18 são apresentados na forma de braços verticais (não mostrados) fixados à base 1 do cesto removível e os referidos braços são equipados com meios de fixação configurados com o objetivo de cooperar com os meios de distribuição 15, por exemplo, ao nível da abertura lateral 24 dos meios de distribuição 15 ou em qualquer nível dos meios de distribuição.
[0117] Como indicado na FIG. 11, os meios de suporte 18 dos ces tos removíveis e os meios de distribuição 15 da bandeja perfurada 16 podem ser dispostos de modo a criar o espaço de coleta E (também chamado zona de mistura de líquido E) para a fase líquida entre a base 1 dos cestos removíveis e a bandeja perfurada 16.
[0118] De acordo com uma ou mais modalidades, como indicado na FIG. 11, os cestos removíveis são dispostos com o objetivo de formar, pelo menos, um nível de cestos removíveis sobre os meios de distribuição 15.
[0119] De acordo com uma ou mais modalidades, como indicado na FIG. 11, a seção que exibe todos os cestos removíveis do dispositivo de filtragem e distribuição não ocupa toda a seção do reator 17. Pode, de fato, haver um espaço anelar 27 entre a zona de filtração dos chamados cestos removíveis “periféricos” e a parede 20 do reator. Este espaço anelar 27 permite que o líquido passe para a zona de coleta E mesmo na situação em que o meio de filtração M está entupido pelas diferentes impurezas recuperadas ao longo do tempo.
[0120] No caso em que a função de filtração já não é proporcionada pelos cestos removíveis, a bandeja perfurada 16 pode, no entanto, con- tinuar a funcionar através das aberturas laterais 23 dos meios de distribuição 15 que estão situados na zona de mistura de líquido E. A largura deste espaço anular é estabelecida para que o equilíbrio de pressão seja mantido, mesmo no caso em que a bandeja está totalmente entupida. De acordo com uma ou mais modalidades, a zona anular 27 corresponde a de 2% a 50%, por exemplo de 5% a 20%, da seção transversal do reator.
[0121] Quando o dispositivo de filtragem e distribuição é utilizado no reator 17, os cestos removíveis podem ser cheios com uma ou mais camadas de um meio de filtração M, podendo o meio de filtração ser inerte ou ativo. Por exemplo, a camada de meio de filtração M pode compreender elementos de filtração chamados elementos de filtração protetores, sobre uma altura que geralmente é compreendida entre 100 mm e 1500 mm, preferivelmente entre 150 mm e 500 mm, tal como 300 mm.
[0122] Os elementos de filtragem que constituem a referida camada podem ser:
[0123] aditivos de filtração;
[0124] partículas de material de proteção ou quaisquer outras partí culas que sirvam geralmente como elementos de proteção, por exemplo, comercializadas pela Axens;
[0125] um suporte de catalisador ou um catalisador (novo ou usado ou recondicionado).
[0126] Estes elementos de filtração são, de um modo preferido, ca talisadores, contas ou extrudados granulares com um diâmetro de partícula compreendido entre 0,5 e 5 mm, de um modo preferido, entre 1 e 3 mm. Estes catalisadores são preferencialmente compostos por uma fase ativa contendo metais de transição em um suporte contendo alumina. Deve ser entendido que os elementos de filtração podem compre- ender qualquer material capaz de reter as partículas de obstrução contidas na matéria-prima, tal como, por exemplo, um material cerâmico ou metálico reticulado, por exemplo, comercializado pela Unicat ou Crysta- phase. Estes materiais reticulados podem ser apresentados sob a forma de bolos com uma seção transversal circular de 3 a 5 cm de diâmetro e altura compreendida entre 1 e 3 cm. Deve notar-se que os elementos de filtração podem ter diferentes formas, tais como, por exemplo, contas, cilindros multilobulados, cilindros simples, um tubo que é oco ou também na forma de uma roda de carroça; esta lista é não limitativa.
[0127] Na maioria dos casos, uma única camada de meio de filtração por cesto removível é suficiente, tal como uma camada com uma espessura compreendida entre 100 mm e 1500 mm, de preferência entre 150 mm e 500 mm, tal como 300 mm. No entanto, várias camadas de meio de filtração podem ser utilizadas por cesto removível, de preferência com o tamanho dos elementos de filtração de uma dada camada sendo inferior ao dos elementos de filtração que constituem a camada imediatamente acima.
[0128] De acordo com uma ou mais modalidades, a camada em contato com a base 1 do cesto pode excepcionalmente ser mais porosa do que uma camada de meio de filtração disposta acima da última, por exemplo, no caso de utilização de um catalisador muito fino com o objetivo de evitar o bloqueio da base 1 do cesto removível ou tendo uma base perfurada 1 do cesto removível que seja muito fina. De acordo com uma ou mais modalidades, o diâmetro da camada em contato com a base é de 2 a 10 vezes, por exemplo 4 vezes, superior ao diâmetro da camada superior, com o objetivo de evitar, em particular, a mistura e segregação das partículas.
[0129] O funcionamento do dispositivo de filtragem e distribuição instalado em um reator de fluxo paralelo descendente 17 tendo uma fase gasosa e uma fase líquida é descrito abaixo com referência à FIG. 11. Em geral, o dispositivo de filtração e distribuição de acordo com o terceiro aspecto está posicionado a montante do leito de catalisador 19 (na direção do fluxo dos fluidos). Quando a matéria-prima de duas fases gás/líquido é introduzida de maneira gradativa em diferentes leitos de catalisador escalonados ao longo do reator 17, é possível posicionar um dispositivo de filtração e distribuição a montante de cada um dos leitos de catalisador. A mistura gás/líquido é enviada para a cabeça do dispositivo de filtragem e distribuição, conforme indicado pela seta G/L. A fração gasosa da mistura que entra nos meios de distribuição 15 através das aberturas laterais 24 depois de passar pelas chaminés 3 e 4 dos cestos removíveis (e opcionalmente através das aberturas superiores do tubo quando o meio de suporte 18 é apresentado na forma de um tubo), é então dirigida para baixo da bandeja perfurada 16.
[0130] Quanto à fração líquida que é impedida de passar para a parte superior dos meios de distribuição 15 pelos elementos deflectores 26 (veja a FIG. 11), é recolhida nos cestos removíveis e penetra através da camada ou camadas do meio de filtração M contido nos cestos removíveis. Colocar a fase líquida em contato com o meio de filtração M torna possível reter as partículas responsáveis pela incrustação do leito de catalisador, de modo a fornecer um líquido “limpo” que se difunde através das aberturas da base 1 dos cestos removíveis. O líquido limpo é, em seguida, recolhido no espaço de coleta E. O líquido limpo acumulado no espaço de coleta E difunde-se, em seguida, nos meios de distribuição 15 por meio das aberturas 23 que se abrem para este espaço e é misturado com a fase gasosa que circula nos meios de distribuição 15. A mistura gás/líquido limpa é evacuada dos meios de distribuição 15 através das extremidades inferiores abertas 22 abaixo da bandeja perfurada 16. O jato de mistura gás/líquido é, em seguida, disperso quando se encontra com o elemento ou elementos de dispersão 25 dispostos entre o leito do catalisador 19 e a bandeja perfurada 16.
[0131] Conforme indicado na FIG. 12, os cestos removíveis podem ser empilhados de modo a ficarem paralelos, mas deslocados de um nível para outro. Deste modo, a integridade estrutural dos níveis de cestos removíveis é reforçada. Além disso, através do arranjo de cestos removíveis para que as chaminés de cada camada de cestos removíveis sejam alinhadas com as chaminés de uma camada adjacente de cestos removíveis, a FIG. 12 também permite mostrar a formação de uma via de gás preferencial 28 através dos níveis de cestos removíveis. Deste modo, a distribuição de gás na parte central do reator 17 é promovida, melhorando a uniformidade do fluxo das fases dentro do leito do catalisador. Além disso, se o leito de filtração se tornasse bloqueado, os líquidos poderiam fluir de volta pelas paredes e chaminés, em seguida, fluir com o gás para as chaminés do cesto removível, preservando o equilíbrio da distribuição dos fluidos abaixo da bandeja perfurada 16. Notar-se-á que a formação de uma via de gás preferencial 28 pode ser obtida com a condição de que a parte superior 8 da primeira chaminé 3 seja adequada para ser inserida em uma parte inferior 7 de uma chaminé de outro cesto removível.
[0132] Como indicado na FIG. 13, os cestos removíveis de um mesmo nível também podem ser dispostos em uma configuração per-pendicular à dos cestos removíveis de um nível adjacente, em particular tornando possível reforçar a integridade estrutural dos níveis de cestos removíveis. Além disso, tal configuração permite um arranjo piramidal das camadas de cestos removíveis, como mostrado no exemplo da FIG. 13, em que:
[0133] um primeiro nível 29 compreende 44 cestos removíveis,
[0134] um segundo nível 30 compreende 35 cestos removíveis, dis postas perpendicularmente aos cestos removíveis do primeiro nível 29,
[0135] um terceiro nível 31 compreende 27 cestos removíveis, dis postos perpendicularmente aos cestos removíveis do segundo nível 30, e
[0136] um quarto nível 32 compreende 20 cestos removíveis, dis postos perpendicularmente aos cestos removíveis do terceiro nível 31.
[0137] Desta forma, obtém-se um ganho de espaço porque um tal arranjo piramidal torna possível dispor os cestos removíveis no espaço abaixo da base superior do reator 17, como se mostra esquematicamente na FIG. 11.
[0138] De acordo com o quarto aspecto, a presente descrição tam bém se refere a um reator 17 adequado para operar com um fluxo paralelo descendente de gás-líquido, compreendendo na direção do fluxo dos fluidos: um leito de catalisador fixo, e um dispositivo de filtração e distribuição para uma fase gasosa e uma fase líquida de acordo com o terceiro aspecto disposto a montante do leito de catalisador.
[0139] De acordo com uma ou mais modalidades, o reator 17 pode ser do tipo elíptico ou hemisférico. No exemplo da FIG. 11, a base superior do reator 17 compreende uma tubagem de entrada com um diâmetro pre- definido, permitindo a entrada de fluidos gasosos e líquidos, e geralmente equipada com um difusor de alimentação (não mostrado). A tubagem de entrada pode, opcionalmente, ser montada em uma escotilha de inspeção (não mostrada), de modo a facilitar o acesso de pessoal e dos cestos removíveis. A base inferior (não mostrada) do reator 17 compreende uma tubagem de saída (não mostrada) com um diâmetro predefinido, permitindo a saída dos fluidos, e é geralmente equipada com um coletor de saída (não mostrado). A capa do reator 17 está equipada com componentes internos e, em particular, com o dispositivo de filtração e distribuição. O leito de catalisador 19 do reator 17 está situado por baixo do elemento de dispersão 25.
[0140] De acordo com o quinto aspecto, os cestos removíveis, o dis positivo de filtração e distribuição e o reator 17 de acordo com a presente descrição podem ser aplicados, em particular, aos processos de hidrotratamento e/ou hidrocraqueamento de uma matéria-prima contendo hidrocarbonetos contendo pelo menos uma fração de hidrocarbo- netos com um teor de enxofre de pelo menos 0,5% em peso em relação ao peso total da matéria-prima contendo hidrocarbonetos, e/ou uma temperatura inicial de ebulição de pelo menos 300°C e/ou uma temperatura final de ebulição de pelo menos 500°C. De acordo com uma ou mais modalidades, a matéria-prima contendo hidrocarbonetos compreende pelo menos uma das seguintes características: pelo menos 1% em peso, tal como entre 1 e 2% ou entre 2 e 4% em peso de enxofre em relação ao peso total da matéria-prima contendo hidrocarbonetos, uma temperatura de ebulição inicial de pelo menos 350°C e uma temperatura de ebulição final de pelo menos 520°C, tal como pelo menos 540°C. De acordo com uma ou mais modalidades, as matérias-primas contendo hidrocarbonetos capazes de serem tratadas por meio da bandeja perfurada 16 podem ser definidas, em particular, como aquelas cujo ponto de ebulição é superior a 350°C, em particular do tipo destilado a vácuo, resíduo ou similar, gasólio a vácuo, resíduos atmosféricos, resíduos sob vácuo, óleos desasfaltados, ou também resíduos ou destilados a vácuo originados de processos de conversão tais como, por exemplo, hidro- tratamento ou hidrocraqueamento em leito de coque, em leito fixo, em leito fluidizado ou em leito móvel. Todos estes tipos de resíduos ou destilados a vácuo podem estar sozinhos ou em mistura. Estas matérias- primas pesadas podem ser usadas como estão, ou diluídas com uma fração de hidrocarbonetos ou uma mistura de frações de hidrocarbone- tos. As matérias primas pesadas a que se refere a presente descrição podem também compreender cortes provenientes do processo de liquefação de carvão, de extratos aromáticos, ou quaisquer outros cortes de hidrocarbonetos.
[0141] De acordo com uma ou mais modalidades, o processo de hidrotratamento e/ou o processo de hidrocraqueamento são implementados a uma temperatura compreendida entre 300°C e 500°C, tal como entre 350°C e 430°C, e sob uma pressão absoluta compreendida entre 5 MPa e 35 MPa, como entre 11 MPa e 26 MPa. De acordo com uma ou mais modalidades, a velocidade espacial horária da matéria-prima contendo hidrocarbonetos definida como sendo a taxa de fluxo volumétrica da matéria-prima contendo hidrocarbonetos dividida pelo volume total do catalisador, está compreendida dentro de uma faixa de 0,1 h-1 a 5 h-1, tal como entre 0,1 e 2 h-1. De acordo com uma ou mais modalidades, uma quantidade de hidrogênio misturada com a matéria-prima contendo hidrocarbonetos está compreendida entre 100 e 5000 metros cúbicos normais (Nm3) por metro cúbico (m3) de matéria-prima contendo hidrocarbonetos, tal como entre 200 e 2000 Nm3/m3.
Exemplos
[0142] Exemplos ilustrativos do dimensionamento de um cesto re movível e de um dispositivo de filtração e distribuição de acordo com a presente descrição são descritos abaixo.
[0143] As dimensões dos cestos removíveis são: L: 300 mm; l: 150 mm; Hp: 100 mm
[0144] A base retangular 1 de cada cesto removível está equipada com duas aberturas encimadas por chaminés, sob a forma de tubos circulares abertos nas suas extremidades inferior e superior. As dimensões das chaminés do cesto removível são: H3: 180 mm; Hp + h1 H4: 120 mm; Hp + h2 h1: 80 mm; H1: 100 mm; h2: 20 mm; H2: 100 mm; d1: 50 mm; D1: 60 mm; d2: 50 mm; D2: 60 mm
[0145] Os cestos removíveis podem, deste modo, conter um meio de filtração M, composto por exemplo de uma ou duas camadas diferentes, cuja espessura total é de 80 mm medida a partir da base do cesto removível.
[0146] As características da bandeja perfurada 16 que suporta 680 chaminés verticais são as seguintes: diâmetro da bandeja perfurada 16: 5,5 m.
[0147] As dimensões das chaminés verticais da bandeja perfurada 16 são:
[0148] altura das chaminés da bandeja perfurada 16: 440 mm da bandeja perfurada;
[0149] diâmetro externo das chaminés do bandeja perfurada 16: 50 mm;
[0150] passo entre as chaminés da bandeja perfurada 16: 150 mm.
[0151] As chaminés da bandeja perfurada 16 compreendem duas filas de aberturas para a ingestão do líquido:
[0152] fileira 1 de aberturas: altura em relação à bandeja perfurada 16 de 40 mm, 3 furos de 5 mm;
[0153] fileira 2 de aberturas: altura em relação à bandeja perfurada 16 de 130 mm, 3 furos de 5 mm;
[0154] abertura para a passagem do gás no topo da chaminé de entrada de gás: 50 mm.
[0155] O dispositivo também compreende 65 cestos removíveis com uma seção transversal retangular que podem ser dispostos nas chaminés da bandeja perfurada 16. Nestes exemplos, os cestos removíveis são suportados através da sua base 1, assentados nas chaminés da bandeja perfurada 16.
[0156] Nestes exemplos, os cestos removíveis são paralelepípedos retangulares e as chaminés 3 e 4 são tubos com uma seção transversal circular. Entende-se que os cestos removíveis e as chaminés 3 e 4 podem ter outras formas, tais como cestos com uma seção transversal triangular, quadrada, hexagonal ou circular, e/ou tubos com uma seção transversal elíptica ou poligonal (por exemplo, com uma seção transversal triangular, retangular, etc.) respectivamente.

Claims (13)

1. Cesto removível adequado para conter e manter pelo menos um meio de filtração (M) para a filtração e a distribuição de uma fase gasosa e de uma fase líquida, e que pode ser adequado para ser disposto a montante de um leito de catalisador fixo (19) de um reator (17) que opera com um fluxo paralelo descendente de gás-líquido, o referido cesto removível caracterizado por compreender: uma base substancialmente horizontal (1) e uma pluralidade de paredes laterais substancialmente verticais (2) e/ou pelo menos uma parede lateral elipsoidal (2), as ditas paredes delimitando a seção transversal do cesto removível, sendo a base (1) e/ou pelo menos uma parede lateral (2) permeável a gás e a líquido; e uma pluralidade de chaminés (3, 4) que são substancialmente verticais e abertas nas suas extremidades inferior (5) e superior (6), cada chaminé sendo composta por uma parte inferior (7) compreendendo a extremidade inferior (5) presa à base (1) e se estendendo entre as paredes laterais (2), em que uma primeira chaminé (3) do cesto removível compreende uma parte superior (8) que se estende acima das paredes laterais (2), e a parte superior (8) da primeira chaminé (3) é adequada para ser inserida em uma parte inferior (7) de uma chaminé de outro cesto removível do mesmo tipo, a altura (h1) da parte superior (8) da primeira chaminé (3) é menor ou igual à altura (H2) da parte inferior (7) de uma segunda chaminé (4) do cesto removível, e as chaminés (3, 4) formam tubos com uma seção circular, e o diâmetro (D2) da parte inferior (7) de uma segunda chaminé (4) do cesto removível é maior do que o diâmetro (d1) da parte superior (8) da primeira chaminé (3).
2. Cesto removível de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por também ser composto por uma segunda chaminé (4) que compreende uma parte superior (8) que se estende acima das paredes laterais (2), e na qual a parte superior (8) da segunda chaminé (4) é adequada para ser inserida em uma parte inferior (7) de uma chaminé de outro cesto removível.
3. Cesto removível de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato em que a altura (h2) da parte superior (8) da segunda chaminé (4) é menor ou igual à altura (H1) da parte inferior (7) da primeira chaminé (3).
4. Cesto removível de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato em que as chaminés (3, 4) formam tubos com uma seção transversal circular, e em que o diâmetro (D1) da parte inferior (7) da primeira chaminé (3) é maior do que o diâmetro (d2) da parte superior (8) da segunda chaminé (4).
5. Cesto removível de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado por compreender quatro paredes laterais substancialmente verticais (2), nas quais duas primeiras paredes laterais opostas (2) têm uma largura (L) substancialmente igual ao dobro da largura (l) das outras duas paredes laterais (2) com o objetivo de formar um paralelepípedo retangular que compreende uma cavidade constituída por dois paralelepípedos retangulares adjacentes de base quadrada, estando cada uma das primeira e segunda chaminés (3, 4) dispostas no centro de um dos paralelepípedos retangulares de base quadrada.
6. Cesto removível de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato em que pelo menos uma das extremidades superiores (6) da pluralidade de chaminés (3, 4) do cesto removível compreende uma tela (10).
7. Cesto removível de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato em que a base (1) e/ou as paredes laterais (2) compreendem um reforço periférico (11).
8. Cesto removível de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado por também compreender pelo menos um reforço (13) adequado para endurecer o cesto removível.
9. Cesto removível de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado por também compreender uma tela de proteção perfurada (9), adequada para ser colocada acima da camada superior do meio de filtragem (M).
10. Cesto removível de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado por também compreender um elemento de ligação (14) para ligar uma parede lateral (2) do cesto removível a uma parede lateral (2) de um cesto removível adjacente.
11. Dispositivo para a filtração e distribuição de uma fase gasosa e de uma fase líquida, adequado para ser disposto a montante de um leito de catalisador fixo (19) de um reator (17) que opera com um fluxo paralelo descendente de gás-líquido, caracterizado por compreender: uma bandeja perfurada (16) que se estende em um plano horizontal sobre o qual são fixados meios de distribuição (15) que são substancialmente verticais e abertos nas suas extremidades superior (21) e inferior (22), estando os referidos meios de distribuição (15) equipados com aberturas (23) em pelo menos uma fração de sua altura; e uma pluralidade de cestos removíveis como definidos em qualquer uma das reivindicações 1 a 10, dispostos nos meios de distribuição (15).
12. Reator (17) adequado para operar com um fluxo paralelo descendente de gás-líquido, caracterizado por compreender, na direção do fluxo dos fluidos: um leito de catalisador fixo (19); e um dispositivo para a filtragem e a distribuição de uma fase gasosa e de uma fase líquida como definido na reivindicação 11, disposto a montante do leito de catalisador (19).
13. Processo caracterizado pelo fato em que é o hidrotrata- mento e/ou hidrocraqueamento de uma matéria-prima contendo hidrocarbonetos contendo pelo menos uma fração de hidrocarbonetos com um teor de enxofre de pelo menos 0,5% em peso em relação ao peso total da matéria-prima contendo hidrocarbonetos, e/ou uma temperatura de ebulição inicial de pelo menos 300°C, e/ou uma temperatura de ebulição final de pelo menos 500°C, na qual a matéria- prima é introduzida em um reator como definido na reivindicação 12.
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