BR112012009272B1 - Retentor de catalisador para inserção em um tubo de reator tubular, tubo de reator, reator e processo para realizar uma reação - Google Patents

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Abstract

vaso para conter catalisador em um reator tubular. um veículo catalisador para inserção em um reator de tubo radial, dito veículo catalisador compreendendo um recipiente anular para reter o catalisador em uso, dito recipiente tendo uma parede interna perfurada definido um tubo, uma parede externa perfurada, uma superfície de topo fechando o recipiente anular e uma superfície de fundo fechando o recipiente anular; uma superfície fechando o fundo de dito tubo formado pela parede interna do recipiente anularm uma saida estendendo-se para cima a partir da parede externa perfurada do recipiente anular de uma posição em ou próxima á superfície de fundo de dito recipiente para uma posição abaixo do local de uma vedação; e uma vedação localizada em ou próxima á superfície de topo e estendendo-se para cima a partir da parede externa perfurada do recipiente anular de uma posição em ou próxima á superfície de fundo de dito recipiente para uma posição abaixo do local de uma vedação; e uma vedação localizada em ou próxima á superfície de topo e estendendo-se a partir do recipiente em uma distância que se estende além da superfície externa da saia.

Description

(54) Título: RETENTOR DE CATALISADOR PARA INSERÇÃO EM UM TUBO DE REATOR TUBULAR, TUBO DE REATOR, REATOR E PROCESSO PARA REALIZAR UMA REAÇÃO (51) Int.CI.: B01J 8/06; B01J 8/02 (30) Prioridade Unionista: 19/10/2009 GB 0918246.0 (73) Titular(es): JOHNSON MATTHEY DAVY TECHNOLOGIES LIMITED (72) Inventor(es): DOUGLAS GAMLIN TIMOTHY; BRUCE MILLER BRENDON (85) Data do Início da Fase Nacional: 19/04/2012
1/15
RETENTOR DE CATALISADOR PARA INSERÇÃO EM UM TUBO DE REATOR TUBULAR, TUBO DE REATOR, REATOR E PROCESSO PARA REALIZAR UMA REAÇÃO [0001] A presente invenção refere-se a um retentor de catalisador para uso em um reator tubular. Mais particularmente, refere-se a um retentor de catalisador para uso em um reator tubular em que uma reação exotérmica ou endotérmica deve ser realizada. Ainda mais particularmente, refere-se a um retentor de catalisador para uso em um reator para realizar uma reação exotérmica ou endotérmica compreendendo uma pluralidade de ditos veículos catalisadores.
[0002] Os reatores tubulares compreendem tubos, que são geralmente cilíndricos, e que são geralmente aleatoriamente preenchidos com partículas de catalisador. Um meio de transferência de calor estará localizado no exterior destes tubos. Durante a operação, gás, líquido ou tanto gás como líquido flui através dos tubos através de partículas de catalisador de modo que a reação desejada ocorre.
[0003] Para muitas reações, os efeitos térmicos da reação são moderados. Nestas circunstâncias, tubos de diâmetro grande podem ser usados de modo que há um grande volume de catalisador através do tubo. No entanto, para reações mais exotérmicas ou endotérmicas é necessário que haja transferência de Carlos eficaz através da parede do tubo para controlar as condições dentro do reator. Isto significa que o número de partículas de catalisador através do tubo e, portanto, da área secional do tubo deve ser reduzida.
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2/15 [0004] Os reatores tubulares em que reações moderadas a altamente exotérmicas ocorrem são em muitos casos de transferência de calor limitada. Uma desvantagem disto é que os benefícios de catalisadores mais ativos são difíceis de realizar desde que a produtividade aumentada gera quantidades aumentadas de calor que deve ser removido a uma taxa que mantenha uma temperatura de operação estável e assim impede a fuga térmica. Onde a reação é uma reação moderada a altamente endotérmica, os problemas que surgem com o aquecimento aumentado e em alguns sistemas dano à parede do tubo pode ocorrer.
[0005] Os reatores conhecidos têm um número de inconvenientes que tornam os mesmos menos do que ideal. Um problema que é notado para estes reatores é que a fim de extrair o calor da reação eficazmente, os tubos têm que ser relativamente pequenos em diâmetro para assegurar que a linha central do tubo permaneça fria o bastante para evitar a fuga térmica em uma reação exotérmica ou resfriamento brusco em uma reação endotérmica. Desde que os tubos têm que ser relativamente pequenos, geralmente da ordem de 15 a 40 mm de diâmetro interno, isto aumenta significativamente o número e,
portanto, o peso dos tubos no reator precisa contatar um
volume de catalisador específico e assim limita a
produtividade de um reator único de dimensões e peso de
transporte razoáveis
[0006] Um segundo problema é que as partículas
catalíticas têm que ser de certo tamanho e forma e
resistência de modo a não causarem uma queda de pressão
indevida para um comprimento de tubo apropriado e, em geral,
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3/15 isto leva ao uso de partículas de catalisador grandes. Isto, por si mesmo, pode ser problemático onde a reação é uma transferência de massa ou de calor limitada, ou de ambos. Enquanto alguns destes problemas podem ser aliviados assegurando que os sítios ativos estão somente presentes próximos à superfície da partícula de catalisador, isto pode limitar a produtividade que pode ser obtida desde que os sítios ativos disponíveis tenham que ser trabalhados mais duramente para liberar uma produtividade total razoável que possa reduzir a duração do catalisador.
[0007] Portanto, é desejável prover um meio de usar tubos de área em seção transversal maiores com catalisadores em pó ou estruturados de área de alta superfície ou de espuma operando em altas produtividades que, portanto, têm alta saída de calor enquanto mantendo os tubos grandes, da ordem de 20 m, e uma queda de pressão aceitável.
[0008] A presente invenção resolve os problemas acima fornecendo um dispositivo de retentor de catalisador que é configurado para assentar dentro do tubo do reator e que em uso aperfeiçoa a transferência de calor na parede do tubo de modo que os tubos grandes podem ser usados com volumes maiores de partículas de catalisador menores e de modo que o reator possa ser operado em alta produtividade mesmo nas reações exotérmicas ou endotérmicas, e com uma queda de pressão aceitável.
[0009] Assim, de acordo com a presente invenção, é provido um retentor de catalisador para inserção em um tubo de um reator tubular, dito retentor de catalisador compreendendo:
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4/15 um recipiente anular para reter o catalisador em uso, dito recipiente tendo uma parede interna perfurada definindo um tubo, uma parede externa perfurada, uma superfície de topo fechando o recipiente anular e uma superfície de fundo fechando o recipiente anular;
uma superfície fechando o fundo de dito tubo formada pela parede interna do recipiente anular;
uma saia estendendo-se para cima a partir da parede externa perfurada do recipiente anular a partir de uma posição em ou próxima ao fundo da superfície de dito recipiente para uma posição abaixo do local de uma vedação; e uma vedação localizada em ou próxima à superfície de topo e estendendo-se a partir do recipiente em uma distância que se estende além de uma superfície externa da saia.
[00010] Para evitar dúvidas, qualquer discussão de orientação, por exemplo, termos como para cima, abaixo, inferior, e semelhantes, são discutidos para facilidade de referência com respeito à orientação do retentor de catalisador como ilustrado nos desenhos anexos. No entanto, o retentor de catalisador da presente invenção também pode ser usado em uma orientação alternativa, por exemplo, horizontalmente. Assim, os termos devem ser construídos em conformidade.
[00011] O recipiente geralmente será dimensionado de modo a ser de uma dimensão menor do que a dimensão interna do tubo do reator em que ele é colocado em uso. A vedação será dimensionada de modo que interaja com a parede interna do tubo do reator quando o retentor de catalisador da presente invenção está em posição dentro do tubo. Parâmetros como
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5/15 comprimento do veículo e diâmetro serão selecionados para acomodar reações e configurações diferentes.
[00012] Em uso em um reator vertical com fluxo descendente, o(s) reagente(s) flui(em) para baixo através do tubo e,assim, primeiramente contata a superfície superior do retentor de catalisador. Desde que a vedação bloqueie a passagem do(s) reagente(s) em torno do lado do recipiente, a superfície de topo dela dirige o(s) mesmo(s) para dentro do tubo definido pela parede perfurada interna do recipiente. O(s) reagente(s) então entra(m) no recipiente anular através da parede interna perfurada e então passa(m) radialmente através do leito de catalisador em direção à parede externa perfurada. Durante a passagem a partir da parede interna para a parede externa, o(s) reagente(s) contata(m) o catalisador e a reação ocorre. O reagente e o produto não reagidos então fluem do recipiente através da parede externa perfurada. A saia estendendo-se para cima então dirige o reagente e o produto para cima entre a superfície interna da saia e a parede externa do recipiente anular até eles alcançarem a vedação. Eles são então dirigidos, pelo lado de baixo da vedação, sobre a extremidade da saia e fluem para baixo entre a superfície externa da saia e a superfície interna do tubo do reator onde ocorre a transferência de calor.
[00013] Será entendido que onde o reator é um reator de fluxo ascendente ou, por exemplo, é uma orientação horizontal, o caminho do fluxo diferirá da descrita acima. No entanto, o princípio do caminho através do recipiente será como descrito.
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6/15 [00014] Geralmente, uma pluralidade de veículos catalisadores será empilhada dentro de um tubo do reator. Neste arranjo, os reagentes/produtos fluem para baixo entre a superfície externa da saia de um primeiro veículo e a superfície interna do tubo do reator até eles contatarem a superfície superior e a vedação de um segundo veículo e são dirigidos para baixo para dentro do tubo do segundo veículo definido pela parede interna perfurada de seu recipiente anular. O caminho do fluxo descrito acima é então repetido.
[00015] O retentor de catalisador pode ser formado de qualquer material apropriado. Tal material será geralmente selecionado para suportar as condições de operação do reator. Geralmente, o retentor de catalisador será fabricado de aço carbono, alumínio, aço inoxidável, outras ligas ou qualquer material capaz de suportar as condições de reação.
[00016] A parede do recipiente anular pode ser de qualquer espessura apropriada. A espessura apropriada será da ordem de cerca de 0,1 mm a cerca de 1,0 mm, preferivelmente da ordem de cerca de 0,3 mm a cerca de 0,5 mm.
[00017] O tamanho das perfurações nas paredes interna e externa do recipiente anular será selecionado de modo a permitir o fluxo uniforme do(s) reagente(s) e produto(s) através do catalisador enquanto mantendo o catalisador dentro do recipiente. Portanto, será entendido que seu tamanho dependerá do tamanho das partículas de catalisador usadas. Em um arranjo alternativo, as perfurações podem ser dimensionadas de modo que sejam grandes, mas tenham uma malha de filtro cobrindo as perfurações para assegurar que o catalisador seja mantido dentro do recipiente anular. Isto
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7/15 possibilita que perfurações maiores sejam usadas, que facilitarão o movimento livre dos reagentes sem uma perda de pressão significativa.
[00018] Será entendido que as perfurações podem ser de qualquer configuração apropriada. De fato, onde uma parede é descrita como perfurada tudo que é requerido é que exista meio para permitir que os reagentes e os produtos passem através das paredes. Estas podem ser aberturas pequenas de qualquer configuração, elas podem ser fendas, podem ser formadas por uma tela de arame ou por qualquer outro meio de criar uma superfície porosa ou permeável.
[00019] Embora a superfície de topo fechando o recipiente anular estará localizada geralmente na borda superior doa ou de cada parede do recipiente anular, pode ser desejável localizar a superfície de topo abaixo da borda superior de modo que uma porção da borda superior da parede externa forme um rebordo. Similarmente, a superfície de fundo pode ser localizada na borda inferior da, ou de cada, parede do recipiente anular ou pode ser desejável localizar a superfície de fundo de modo que ela esteja acima da borda de fundo da parede do recipiente anular tal que a parede forme um rebordo.
[00020] A superfície de topo do espaço anular e a superfície fechando o fundo do tubo podem ser formadas como uma unidade única ou podem ser duas peças separadas conectadas juntas. As duas superfícies podem ser coplanares, mas, em um arranjo preferido, elas estão em planos diferentes. Em um arranjo, a superfície fechando o fundo do tubo está em um plano mais baixo do que superfície de fundo
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8/15 do recipiente anular. Isto serve para auxiliar na localização de um veículo sobre um veículo disposto abaixo do mesmo quando uma pluralidade de recipientes deve ser usada. Será entendido que em um arranjo alternativo, a superfície fechando o fundo do tubo pode estar em um plano mais alto que a superfície de fundo do recipiente anular.
[00021] Apesar de que a superfície de fundo será geralmente sólida, ela pode incluir um ou mais orifícios de drenagem. Onde um ou mais orifícios de drenagem estão presentes, eles podem ser cobertos por uma malha de filtro. Similarmente, um orifício de drenagem opcionalmente coberto com uma malha de filtro pode estar presente na superfície fechando o fundo do tubo. Onde o veículo deve ser usado em uma orientação não vertical, o orifício de drenagem, onde presente será localizado em uma posição alternativa, isto é, uma que seja o ponto mais baixo no veículo quando em uso.
[00022] Um ou mais meios espaçadores pode estender-se para baixo a partir da superfície de fundo do recipiente anular. Os, ou cada, meios espaçadores podem ser formados como componentes separados ou podem ser formados por depressões na superfície de fundo. Onde estes meios espaçadores estão presentes eles ajudam a fornecer um caminho livre para os reagentes e produtos que fluem entre a superfície de fundo do primeiro veículo e a superfície de topo de um segundo veículo mais baixo em uso. O espaçador pode ser da ordem de cerca de 4 mm a cerca de 6 mm de profundidade. Alternativamente, ou além disso, os meios espaçadores podem estar presentes na superfície de topo.
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9/15 [00023] A superfície de topo fechando o recipiente anular pode incluir em sua superfície superior meios para localizar o recipiente contra um retentor de catalisador empilhado acima do recipiente em uso. O meio para localizar o recipiente pode ser de qualquer arranjo apropriado. Em um arranjo, ele compreende um colar perpendicular tendo aberturas ou espaços nele para permitir o ingresso dos reagentes.
[00024] A saia estendendo-se para acima pode ser lisa ou pode ser conformada. Qualquer forma apropriada pode ser usada. As formas apropriadas incluem pregas, enrugamentos e semelhantes. As pregas, enrugamentos e semelhante geralmente serão dispostos longidutinalmente ao longo do comprimento do veículo. A conformação da saia perpendicular aumenta a área de superfície da saia e ajuda na inserção do retentor de catalisador no tubo do reator desde que permita que qualquer irregularidade da superfície sobre a superfície interna do tubo do reator ou diferenças em tolerâncias nos tubos a serem acomodados.
[00025] Onde a saia estendendo-se para cima é conformada, ela será geralmente aplainada para uma configuração lisa em direção ao ponto em que ela é conectada ao recipiente anular para permitir que uma vedação de gás seja formada com o recipiente anular. A saia perpendicular geralmente será conectada à parede externa do recipiente anular em ou próxima à base da mesma. Onde a saia é conectada a um ponto acima do fundo da parede, a parede estará livre de perfurações na área abaixo do ponto de conexão. A saia perpendicular pode ser flexível.
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10/15 [00026] Geralmente, a saia perpendicular irá parar em cerca de 0,5 cm a cerca de 1,5 cm, preferivelmente cerca de 1 cm, abaixo com relação à superfície de topo do recipiente anular.
[00027] Sem querer estar ligado pela teoria, acreditase que a saia perpendicular serve para recolher os reagentes/produtos a partir da parede externa perfurada do recipiente anular e dirigir os mesmos através das formas na direção do tipo do retentor de catalisador coletando mais reagentes/produtos saindo da parede externa do recipiente anular na medida em que eles se movem para cima. Como descrito acima, os reagentes/produtos são então dirigidos para baixo entre a parede do tubo e o exterior da saia perpendicular. Por este método, a transferência de calor é aprimorada para baixo do comprimento total do veículo, mas, como a troca de calor é separada do catalisador, mais quente ou mais frio, como apropriado, o fluido da troca de calor pode ser usado sem resfriar bruscamente a reação na parede do tubo e ao mesmo tempo assegurar que a temperatura do catalisador em direção ao centro do veículo seja apropriadamente ajustada.
[00028] A vedação pode ser formada de qualquer modo apropriado, no entanto, ela será geralmente suficientemente compressível para acomodar o diâmetro menor do tubo do reator. A vedação geralmente será uma vedação flexível, deslizante. Em um arranjo, um anel em O pode ser usado. Um anel fendido compressível ou um anel tendo um alto coeficiente de expansão pode ser usado. A vedação pode ser formada de qualquer material apropriado fornecido que possa
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11/15 suportar as condições de reação. Em um arranjo, ele pode ser um flange deformável estendendo-se a partir do veículo. O flange pode ser dimensionado para ser maior do que o diâmetro interno do tubo de modo que conforme o recipiente é inserido no tubo ele é deformado para ajustar-se no interior e interagir com o tubo.
[00029] Uma vantagem da presente invenção é que o catalisador pode ser provido ao usuário dentro dos veículos da presente invenção que podem então ser prontamente instalados dentro dos tubos do reator com tempo ocioso mínimo. Assim, o catalisador pode ser carregado no retentor de catalisador no sítio de fabricação do catalisador. Ele pode ser pré-reduzido e estabilizado ou encapsulado obviando a necessidade de manipular o catalisador no sítio. Uma vez que o catalisador está gasto, os veículos podem ser prontamente removidos do reator como unidades discretas e prontamente transportados para descarte ou regeneração como apropriado.
[00030] Outra vantagem de presente invenção é que os problemas notados nos arranjos da técnica anterior assegurando que cada tubo de um reator tubular é igualmente carregado são obviados.
[00031] O retentor de catalisador da presente invenção permite o uso de catalisadores altamente granulares ou estruturados no meio para reações altamente exotérmicas ou endotérmicas. O dispositivo permite o uso de tubos grandes levando a grandes reduções de peso e custo para um reator de uma determinada capacidade desde que a transferência de calor ocorra eficazmente em uma zona de microcanais na parede do
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12/15 tubo. Isto dá excelente transferência de calor para ou a partir do meio de resfriamento/aquecimento. Além disso, como o catalisador é separado do meio de resfriamento/aquecimento, uma diferença de temperatura maior pode ser permitida conforme o efeito da troca de calor é separado da reação. Onde uma pluralidade de veículos da presente invenção é inserida em um tubo, esta eficácia provê uma pluralidade de reatores adiabáticos em série em cada tubo.
[00032] O retentor de catalisador pode ser usado em uma ampla faixa de processos. Exemplos de processos apropriados incluem reatores para reações exotérmicas tais como reações para a produção de metanol, reações para a produção de amônia, reações de metanação, reações de deslocamento, reações de oxidação tal como a formação de anidrido maleico e de óxido de etileno, reações de FischerTropsch, e semelhante. Reações endotérmicas tais como préreforma, desidrogenação e semelhante podem ser realizadas nos reatores incluindo os veículos catalisadores da presente invenção.
[00033] O retentor de catalisador da presente invenção pode ser carregado ou parcialmente carregado com qualquer catalisador apropriado.
[00034] De acordo com um segundo aspecto da presente invenção, é provido um tubo de reator compreendendo uma pluralidade de veículos catalisadores do primeiro aspecto da presente invenção acima mencionado.
[00035] De acordo com um terceiro aspecto da presente invenção, é provido um reator compreendendo um ou mais dos tubos de reator do segundo aspecto acima.
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13/15 [00036] De acordo com um quarto aspecto da presente invenção, é provido um processo para realizar a reação em que os reagentes entram em um retentor de catalisador do primeiro aspecto acima, um tubo de reator do segundo aspecto acima, ou um reator do terceiro aspecto acima.
[00037] O fluxo de reagentes através do leito de catalisador é preferivelmente radial.
[00038] Os veículos catalisadores da presente invenção permitem que tubos de reator maiores sejam usados do que era possível até agora.
[00039] A presente invenção será agora descrita, por meio de exemplo, com referência aos desenhos anexos em que: a figura 1 é uma vista em perspectiva de cima do retentor de catalisador da presente invenção;
a figura 2 é uma vista em perspectiva do retentor de catalisador de baixo;
a figura 3 é uma seção transversal parcial vista de lado;
a figura 4 é um diagrama simplificado do retentor de catalisador da presente invenção;
a figura 5 é uma ilustração esquemática de um veículo da presente invenção de baixo quando localizado dentro de um tubo;
a figura 6 é uma seção transversal esquemática de três veículos catalisadores localizados dentro de um tubo; e a figura 7 é uma seção transversal aumentada da seção A da figura 6.
[00040] Um retentor de catalisador 1 da presente invenção é ilustrado nas figuras 1 a 3. O veículo compreende
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14/15 um recipiente anular 2 que tem paredes perfuradas 3, 4. A parede perfurada interna 3 define um tubo 5. Uma superfície de topo 6 está próxima ao recipiente anular no topo. Ela está localizada em um ponto na direção do topo das paredes 3, 4 do recipiente anular 2 de modo que um rebordo 6 é formado. Uma superfície de fundo 7 fecha o fundo do recipiente anular 2 e uma superfície 8 fecha o fundo do tubo 5. A superfície 8 está localizada em um plano mais baixo do que a superfície de fundo 7. Os meios espaçadores na forma de uma pluralidade de depressões 9 estão localizadas próximas à superfície de fundo 7 do recipiente anular 2. Os orifícios de drenagem 10, 11 estão localizados na superfície de fundo 7 e na superfície 8.
[00041] Uma vedação 12 estende-se a partir da superfície superior 6 e um colar perpendicular 13 é provido coaxial com o tubo 5.
[00042] Uma saia perpendicular enrugada 14 circunda o recipiente 2. Os enrugamentos são aplainadas na região L em direção à base do veículo 1.
[00043] Um retentor de catalisador 1 da presente invenção localizado em um tubo de reator 15. O fluxo de gás é ilustrado esquematicamente na figura 4 pelas setas.
[00044] Quando uma pluralidade de veículos catalisadores da presente invenção está localizada dentro de um tubo de reator 15, eles interconectam como ilustrado nas figuras 6 e 7. O efeito do caminho de fluxo é ilustrado na seção aumentada mostrada na figura 7.
[00045] O princípio da presente invenção será agora descrito por meio de ilustração usando uma comparação simplificada.
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15/15 [00046] Comparando um reator tubular com e sem a presente invenção para a mesma quantidade de catalisador e comprimento do tubo total, o reator convencional pode precisar de 12 tubos de 25 mm de diâmetro interno para reter a mesma quantidade de catalisador como um tubo de diâmetro interno de 100 mm contendo catalisador nos veículos catalisadores da presente invenção (após permitir a perda de volume para o catalisador dentro dos veículos).
[00047] Aproximadamente a mesma quantidade de calor será gerada ou requerida de modo que tubo maior terá que transmitir este calor como uma taxa mais alta por unidade de área de superfície de tubo.
[00048] Os 12 tubos de diâmetro interno de 25 mm têm uma área de superfície três vezes a área de superfície de um tubo único de 100 mm de diâmetro interno. A alta taxa de transferência de calor induzida na zona de microcanais na parede to tubo compensa esta área reduzida.
[00049] Será entendido que embora o retentor de catalisador tenha sido descrito com referência particular a um uso em um tubo de seção transversal circular, o tubo pode ser de seção transversal não circular, por exemplo, ele pode ser um reator de placa. Onde o tubo é de seção transversal não circular, o veículo será da forma apropriada. Neste arranjo, o espaço anular não será um anel circular e este termo deve ser construído em conformidade.
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Claims (11)

  1. REIVINDICAÇÕES
    1. Retentor de catalisador para inserção em um tubo de um reator tubular, o dito retentor de catalisador sendo caracterizado pelo fato de que compreende:
    um recipiente anular para reter o catalisador em uso, dito recipiente tendo uma parede interna perfurada definindo um tubo, uma parede externa perfurada, uma superfície de topo fechando o recipiente anular e uma superfície de fundo fechando o recipiente anular;
    uma superfície fechando o fundo de dito tubo formada pela parede interna do recipiente anular;
    uma saia estendendo-se para cima a partir da parede externa perfurada do recipiente anular de uma posição em ou próxima à superfície de fundo de dito recipiente para uma posição abaixo do local de uma vedação; e uma vedação localizada em ou próxima à superfície de topo e estendendo-se a partir do recipiente em uma distância que se estende além de uma superfície externa da saia.
  2. 2. Retentor de catalisador, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que um ou mais orifícios de drenagem estão localizados na superfície de fundo.
  3. 3. Retentor de catalisador, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que um ou mais orifícios de drenagem estão localizados na superfície fechando o fundo do tubo.
  4. 4. Retentor de catalisador, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que um
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    2/3 ou mais meios espaçadores estendem-se para baixo a partir da superfície de fundo do recipiente anular.
  5. 5. Retentor de catalisador, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que a superfície superior fechando o recipiente anular inclui meios para localizar o recipiente contra um retentor de catalisador empilhado acima do recipiente em uso.
  6. 6. Retentor de catalisador, de acordo com qualquer uma
    das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que a saia estendendo-se para cima é conformada. 7. Retentor de catalisador, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que a conformação da saia estendendo-se para cima são enrugamentos. 8. Retentor de catalisador, de acordo com a reivindicação 6 ou 7, caracterizado pelo fato de que a
    conformação da saia estendendo-se para cima é aplainada em uma configuração lisa em direção ao ponto em que ela está conectada ao recipiente anular.
  7. 9. Retentor de catalisador, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado pelo fato de que inclui um catalisador.
  8. 10. Tubo de reator, caracterizado pelo fato de que compreende uma pluralidade de retentores de catalisadores como definidos em qualquer uma das reivindicações 1 a 9.
  9. 11. Reator, caracterizado pelo fato de que inclui um ou mais tubos de reator como definidos na reivindicação 10.
  10. 12. Processo para realizar uma reação, caracterizado pelo fato de que os reagentes entram em um retentor de
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    3/3
    catalisador, como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 9, um tubo de reator como definido na reivindicação 10, ou um reator como definido na reivindicação 11. 13. Processo, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que os reagentes passam
    radialmente através de um leito de catalisador.
  11. 14. Processo, de acordo com a reivindicação 12 ou 13, caracterizado pelo fato de que a reação é uma reação exotérmica ou uma reação endotérmica.
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Families Citing this family (43)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8409521B2 (en) 2008-08-13 2013-04-02 Air Products And Chemicals, Inc. Tubular reactor with jet impingement heat transfer
GB201105691D0 (en) * 2011-04-04 2011-05-18 Davy Process Techn Ltd Apparatus
CA2774566C (en) * 2011-04-22 2014-08-05 Air Products And Chemicals, Inc. Tubular reactor with jet impingement heat transfer
GB201107073D0 (en) * 2011-04-27 2011-06-08 Davy Process Techn Ltd Process
GB201107072D0 (en) * 2011-04-27 2011-06-08 Davy Process Techn Ltd Process
GB201107070D0 (en) * 2011-04-27 2011-06-08 Davy Process Techn Ltd FT process using can reactor
GB201401518D0 (en) * 2014-01-29 2014-03-12 Johnson Matthey Davy Technologies Ltd Apparatus & process
GB201403788D0 (en) 2014-03-04 2014-04-16 Johnson Matthey Plc Catalyst arrangement
GB201403787D0 (en) * 2014-03-04 2014-04-16 Johnson Matthey Plc Steam reforming
FR3026023B1 (fr) * 2014-09-19 2016-12-23 Commissariat Energie Atomique Reacteur echangeur comportant des cartouches reactives amovibles au contact direct d'un circuit de fluide caloporteur
GB201417462D0 (en) 2014-10-02 2014-11-19 Johnson Matthey Davy Technologies Ltd Apparatus and process
US9470130B1 (en) 2014-10-23 2016-10-18 Brunswick Corporation Exhaust arrangements for marine propulsion devices
US9518495B1 (en) 2014-10-23 2016-12-13 Brunswick Corporation Exhaust arrangements for marine propulsion devices
US9551264B1 (en) 2014-10-23 2017-01-24 Brunswick Corporation Exhaust arrangements for marine propulsion devices
GB201506572D0 (en) * 2015-04-17 2015-06-03 Johnson Matthey Davy Technologies Ltd Process
GB201509019D0 (en) 2015-05-27 2015-07-08 Johnson Matthey Plc Process and catalyst
EP3296255A1 (de) * 2016-09-14 2018-03-21 L'air Liquide, Société Anonyme Pour L'Étude Et L'exploitation Des Procédés Georges Claude Reformerrohr mit strukturiertem katalysator und verbessertem wärmehaushalt
CN111629994A (zh) 2017-11-16 2020-09-04 索科普哈应用研究产品商业化公司基因科学Sec 通过蒸汽甲烷重整合成氢气的集成式太阳能微反应器
EP3501633A1 (en) 2017-12-19 2019-06-26 Yara International ASA Catalyst support systems for ammonia oxidation burners
GB201814682D0 (en) 2018-09-10 2018-10-24 Johnson Matthey Davy Technologies Ltd Process for the activation of oxidised catalysts
JP7269739B2 (ja) * 2019-01-17 2023-05-09 イエフペ エネルジ ヌヴェル 触媒反応器の着脱式バスケット
GB201903502D0 (en) * 2019-03-14 2019-05-01 Johnson Matthey Plc Cobalt catalysts and precursors therefor
US10434484B1 (en) 2019-03-29 2019-10-08 Emerging Fuels Technology, Inc. Stacked zone vertical tubular reactor
US20210371159A1 (en) * 2020-05-28 2021-12-02 Omer Salik Beverage Container
GB202014184D0 (en) 2020-09-09 2020-10-21 Johnson Matthey Plc Modifed catalyst supports and catalysts supported thereon
GB202015186D0 (en) 2020-09-25 2020-11-11 Johnson Matthey Davy Technologies Ltd Improvements in or relating to catalyst carriers for tubular reactors and associated methods
GB202015185D0 (en) 2020-09-25 2020-11-11 Johnson Matthey Davy Technologies Ltd Improvements in or relating to catalyst carriers for tubular reactors and associated methods
GB202015180D0 (en) 2020-09-25 2020-11-11 Johnson Matthey Davy Technologies Ltd Methods and apparatus for installation and removal of catalyst carriers
GB202015189D0 (en) 2020-09-25 2020-11-11 Johnson Matthey Davy Technologies Ltd Improvements in or relating to tubular reactors
GB202015181D0 (en) 2020-09-25 2020-11-11 Johnson Matthey Davy Technologies Ltd Improvements in or relating to thermocouples for tubular reactions
GB202016416D0 (en) 2020-10-16 2020-12-02 Johnson Matthey Davy Technologies Ltd Process for synthesising hydrocarbons
GB202019079D0 (en) 2020-12-03 2021-01-20 Johnson Matthey Davy Technologies Ltd Method for shutting down a fischer-tropsch reactor
US11565227B2 (en) 2021-01-27 2023-01-31 Emerging Fuels Technology, Inc. Heat transfer elements
EP4201521A1 (en) 2021-12-23 2023-06-28 Bp P.L.C. Fischer-tropsch catalyst activation
GB202202226D0 (en) 2022-02-18 2022-04-06 Johnson Matthey Davy Technologies Ltd Apparatus and methods for installation and removal of catalyst carriers
GB202203700D0 (en) 2022-03-17 2022-05-04 Johnson Matthey Davy Technologies Ltd Improvements in or relating to catalyst carriers for tubular reactors and associated methods
GB202208816D0 (en) 2022-06-15 2022-07-27 Johnson Matthey Davy Technologies Ltd Improvements in or relating to catalyst carriers for tubular reactors
CN115228388A (zh) * 2022-07-20 2022-10-25 武汉工程大学 具氢分离机制的热管-列管式固定床丙烷脱氢反应器
GB2622936A (en) 2022-09-09 2024-04-03 Johnson Matthey Davy Technologies Ltd Method for controlling a process comprising a steam system coupled to a reactor system
GB202306773D0 (en) 2023-05-09 2023-06-21 Johnson Matthey Davy Technologies Ltd Method for controlling a process comprising a steam system coupled to a fischer-tropsch reactor system
GB202213603D0 (en) * 2022-09-16 2022-11-02 Johnson Matthey Davy Technologies Ltd Methods and tools relating to catalyst carriers
GB202213993D0 (en) 2022-09-26 2022-11-09 Johnson Matthey Davy Technologies Ltd Methods and apparatus for controlled discharge of components from a tube
GB202216580D0 (en) 2022-11-08 2022-12-21 Johnson Matthey Davy Technologies Ltd Improvements in or relating to monitoring of chemical reactors

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS52125999A (en) * 1976-04-14 1977-10-22 Hitachi Ltd Recombinating device
JPS60110328A (ja) * 1983-11-17 1985-06-15 Toyo Eng Corp 接触反応装置
JPS60232241A (ja) * 1984-04-10 1985-11-18 ウーデ・ゲゼルシヤフト・ミト・ベシユレンクテル・ハフツング 触媒層を半径方向に貫流する一様なガス分布を得るための装置
EP0940172A1 (en) * 1998-02-25 1999-09-08 Ammonia Casale S.A. Process for effecting mass transfer between a liquid phase and a gaseous phase
EP1300190A1 (en) * 2001-10-04 2003-04-09 Methanol Casale S.A. Heterogeneous catalytic reactor with modular catalytic cartridge
EP1442786A1 (en) * 2003-01-29 2004-08-04 Methanol Casale S.A. Pseudo isothermal radial reactor
MX2007001173A (es) 2004-01-15 2007-09-25 Methanol Casale Sa Reactor catalitico de lecho fijo.
EP1818094A1 (en) * 2006-02-13 2007-08-15 Ammonia Casale S.A. Wall system for catalytic beds of synthesis reactors

Also Published As

Publication number Publication date
MX2012003295A (es) 2012-04-20
GB0918246D0 (en) 2009-12-02
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MY160504A (en) 2017-03-15
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